Чим характеризується вид та стан глинистих ґрунтів. Пилувато-глинистих ґрунтів. Вимірювані характеристики ґрунтів

Глинисті грунти є одним із найпоширеніших типів гірських порід. До складу глинистих ґрунтів входять дуже дрібні глинисті частинки, розмір яких менший за 0,01 мм і піщані частинки. Глинисті частинки мають форму пластин або лусочок. велика кількістьВідношення обсягу пір до обсягу ґрунту називається пористістю і може коливатися від 0,5 до 1,1. Пористість характеризує ступінь ущільнення ґрунту. Глинистий ґрунт дуже добре поглинає та утримує воду, яка при замерзанні перетворюється на лід та збільшується в обсязі, збільшуючи об'єм усього ґрунту. Це називається пученням. Чим більше в ґрунтах міститься глинистих частинок, тим сильніше вони схильні до пучення.

Глинисті грунти мають властивість зв'язаності, що виявляється у здатності грунту зберігати форму завдяки наявності глинистих частинок. Залежно від вмісту глинистих частинок грунти класифікують на глину, суглинки та супіски.

Здатність ґрунту деформуватися під дією зовнішніх навантажень без розриву і зберігати форму після припинення навантаження називається пластичністю.

Число пластичності Ip - різниця вологостей, що відповідає двом станам ґрунту: на межі плинності WL і на межі розкочування W p , W L і W p визначають за ГОСТ 5180.

Таблиця 1. Класифікація глинистих ґрунтів за вмістом глинистих частинок.

Грунт	частинок по масі, %	Число пластичності Ip
Суглинок

Число пластичності глинистих ґрунтів визначає їх будівельні властивості: щільність, вологість, опір стиску. Зі зменшенням вологості щільність зростає і опір стиску збільшується. Зі збільшенням вологості щільність зменшується і опір стиску також зменшується.

Супесь.

Супесь містить трохи більше 10 % глинистих частинок, решта цього грунту становлять піщані частки. Супесь практично не відрізняється від піску. Супесь буває двох видів: важка та легка. Тяжкий супісок містить від 6 до 10% глиняних частинок, у легкій вміст глинистих частинок від 3 до 6%. Грудки супіску в сухому стані легко розсипаються і кришаться від удару. Супесь майже не скочуються в джгут. Куля, скручена з зволоженого грунту, при легкому тиску розсипається.

Через високий вміст піску супіс має порівняно низьку пористість - від 0,5 до 0,7 (пористість - відношення об'єму пір до об'єму грунту), тому вона може містити менше вологи і, отже, бути менше схильна до пучіння. Чим менша пористість сухого супіску, тим більша її несуча здатність: при пористості 0,5 дорівнює 3 кг/см 2 при пористості 0,7 – 2,5 кг/см 2 . Несуча здатність супіску не залежить від вологості, тому цей ґрунт можна вважати непучинистим.

Суглинок.

Ґрунт, у якому вміст глинистих частинок досягає 30% від ваги, називають суглинком. У суглинці, як і в супісі, вміст піщаних частинок більше, ніж глинистих. Суглинок має більшу зв'язаність, ніж супісок і може зберігатися у великих шматках, не розпадаючись на дрібні. Суглинки бувають важкими (20% -30% глинистих частинок) та легкими (10% - 20% глинистих частинок).

Шматки ґрунту в сухому стані менш тверді, ніж глина. При ударі розсипаються на дрібні шматки. У вологому стані мало пластичні. При розтиранні відчуваються піщані частинки, грудки розчавлюються легше, є більші піщинки на тлі дрібнішого піску. Джгут, розкочений із сирого ґрунту, виходить коротким. Куля, скатана з зволоженого ґрунту, при натисканні утворює коржик з тріщинами по краях.

Пористість суглинку вища, ніж супіску і коливається від 0,5 до 1. Суглинок може містити більше води і, отже, більше, ніж супісок, схильний до пучення.

Суглинки відрізняються досить високою міцністю, хоча схильні до невеликої просідання та утворення тріщин. Несуча здатність суглинку – 3 кг/см 2 у зволоженому – 2,5 кг/см 2 . Суглинки в сухому стані є непучинистими ґрунтами, При зволоженні глинисті частинки вбирають воду, яка в зимовий часперетворюється на лід, збільшуючись в об'ємі, що призводить до пучення грунту.

Глина.

До складу глини входять понад 30% глинистих частинок. Глина має велику пов'язаність. Глина в сухому стані – тверда, у вологому – пластична, в'язка, прилипає до пальців. При розтиранні пальцями піщаних частинок не відчувається, розчавити грудки дуже важко. Якщо шматок сирої глини розрізати ножем, то зріз має гладку поверхню, де не видно піщинок. При стисканні кульки, скатаної з сирої глини, виходить коржик, краї якого не мають тріщин.

Пористість глини може досягати 1,1, вона сильніше всіх інших грунтів схильна до морозного пучення. Глина у сухому стані має несучу здатність 6 кг/см 2 Глина, насичена водою, взимку може збільшуватися в обсязі на 15%, втрачаючи несучу здатність до 3 кг/см 2 . При насиченні водою глина може перейти з твердого стану текуче.

У таблиці 2 наведені способи, за допомогою яких можна візуально визначити вид та характеристики глинистих ґрунтів.

Таблиця 2. Визначення механічного складуглинистих ґрунтів.

Найменування ґрунту	Вигляд у лупу	Пластичність
	Однорідний тонкий порошок, частинок піску майже немає	Розкочується в джгут і згортається в кільце
Суглинок	Переважає пісок, частинок глини 20 – 30%	При розкочуванні виходить джгут, при згортанні у кільце розпадається на частини
	Переважають частинки піску з невеликою домішкою частинок глини	При спробі розкочування джгут розпадається на дрібні

Класифікація глинистих ґрунтів.

Більшість глинистих грунтів у природних умовв залежності від вмісту в них води можуть перебувати у різному стані. Будівельний стандарт (ГОСТ 25100-95 Класифікація ґрунтів) визначає класифікацію глинистих ґрунтів залежно від їх густини та вологості. Стан глинистих грунтів характеризує показник плинності IL - відношення різниці вологостей, що відповідають двом станам грунту: природному W і на межі розкочування Wp, до пластичності Ip. У таблиці 3 наведено класифікацію глинистих ґрунтів за показником плинності.

Таблиця 3. Класифікація глинистих ґрунтів за показником плинності.

Різновид глинистого ґрунту	Показник плинності
Супесі:
пластичні
Суглинки та глини:
напівтверді
тугопластичні
м'якопластичні
текучепластичні

За гранулометричним складом і числом пластичності Ip глинисті групи поділяють згідно таблиці 4.

Таблиця 4. Класифікація глинистих ґрунтів по гранулометричному складу та числу пластичності

	Число пластичності	частинок (2-0,5мм), % за масою
Супесь:
піщаниста
пилувата
Суглинок:
легкий піщанистий
легкий пилуватий
важкий піщанистий
важкий пилуватий
Глина:
легка піщаниста
легка пилувата
		Не регламентується

За наявності твердих включень глинисті ґрунти поділяють згідно з таблицею 5.

Таблиця 5. Зміст твердих частинок у глинистих ґрунтах .

Різновид глинистих ґрунтів
Супісок, суглинок, глина з галькою (щебенем)
Супесь, суглинок, глина галечникові (щебеневі) або гравілисті (дерев'яні)

Серед глинистих ґрунтів мають бути виділені:

Ґрунт заторфований;

Просадні ґрунти;

Набухають (пучинисті) ґрунти.

Грунт заторфований - пісок і глинистий грунт, що містить у своєму складі в сухій навішуванні від 10 до 50% (за масою) торфу.

За відносним вмістом органічної речовини Ir глинисті ґрунти та піски поділяють згідно таблиці 6.

Таблиця 6.Класифікація глинистих ґрунтів за змістом органічних речовин

Різновид грунтів	Відносний вміст органічної речовини Ir, буд.
Сильно заторфований
Середньозаторфований
Слабозаторфований
З домішкою органічних речовин

Грунт набухаючий - грунт, який при замочуванні водою або іншою рідиною збільшується в об'ємі і має відносну деформацію набухання (за умов вільного набухання) більше 0,04.

Грунт просадний - грунт, який під дією зовнішнього навантаженняі власної ваги або тільки від власної ваги при замочуванні водою або іншою рідиною зазнає вертикальної деформації (просідання) і має відносну деформацію просідання e sl ³ 0,01.

Залежно від просідання і власної ваги при замочуванні просадні ґрунти поділяються на два типи:

• тип 1 - коли просідання ґрунту від власної ваги не перевищує 5 см;
• тип 2 - коли просідання ґрунту від власної ваги більше 5 см.

За відносною деформацією просадності e sl глинисті ґрунти поділяють згідно з таблицею 7.

Таблиця 7. Відносна деформація просідання глинистих грунтів.

Різновид глинистих ґрунтів	Відносна деформація просідання e sl, д. е.
Непросідний
Просідковий

Грунт пучинистий — дисперсний ґрунт, який при переході з талого в мерзлий стан збільшується в обсязі внаслідок утворення кристалів льоду та має відносну деформацію морозного пучення e fn ³ 0,01. Ці ґрунти не придатні для будівництва, їх необхідно видалити та замінити ґрунтом з хорошою несучою здатністю

За відносною деформацією набухання без навантаження e sw глинисті ґрунти поділяють згідно з таблицею 8.

Таблиця 8. Відносна деформація набухання глинистих ґрунтів.

Різновид глинистих ґрунтів	Відносна деформація набухання без навантаження e sw, д. о.
Ненабухаючий
Слабонабухаючий
Середньонабухаючий
Сильнонабухаючий

Розглянемо докладніше характеристику глинистих ґрунтів:

• До їх складу входять дрібні глинисті частинки (розміром менше 0,01 мм, що мають форму пластинок або лусочок) та частинки піску.
• Мають велику пористість, у зв'язку з цим мають здатність вільно поглинати і утримувати воду. Навіть при частковому висиханні утримують у собі вологу.
• При замерзанні рідина перетворюється на лід, при цьому збільшуючи загальний обсяг ґрунту. Усі породи, які містять у собі частинки глини, схильні до цього негативний вплив, і що більше її у складі, то сильніше проявляється дана властивість.
• Завдяки консистенції глинистих грунтів, порода має зв'язувальні властивості, які виражаються в здатності зберігати свою форму.
• Відповідно до вмісту частинок глини, існує класифікація глинистих ґрунтів: глина, суглинки та супіски.
• Здатність деформування породи без розривів під впливом зовнішніх навантажень і збереження форми після її припинення називають пластичністю глинистих грунтів. Ступінь пластичності визначає будівельні властивості глинистих порід: вологість, щільність, опір стиску. При збільшенні вологості відбувається зменшення щільності та опір стиску.

Гранулометричний склад та пластичність

Класифікація глинистих ґрунтів більш детально:

• Вміст у супіску глинистих частинок близько 10%, решту об'єму займають піщані частинки.
• За своїми характеристиками майже відрізняється від піску. Буває двох видів: легка (у складі до 6% глиняних частинок) та важка (до 10%).
• Розтираючи супісь у вологих долонях, чітко помітні частинки піску.
• Грудки в сухому стані мають розсипчасту структуру і легко кришаться при ударі.
• Куля, сформована з зволоженого супіску, при тиску легко розсипається.
• Відрізняється порівняно низькою пористістю (0,5-0,7) через високий вміст піску.
• Несуча здатність супіску має пряму залежність від вологості глинистих ґрунтів.

У суглинці вміст глинистих частинок може досягати 30% від загальної ваги. Як і в супіску, суглинок містить більшу частину піску, тому його можна назвати піщано-глинистим ґрунтом.

• Порівняно з супіссю, відрізняється більшою пов'язаністю, за певних умов може зберігати форму, не розпадаючись на дрібні шматки.
• Тяжкі суглинки містять до 30% глинистих частинок, а легені до 20%.
• Сухі шматки слинку не такі тверді, як глина, при наголосі розсипаються на невеликі шматки.
• При зволоженні суглинок мало пластичний.
• При розтиранні в долонях чітко помітні піщані частинки.
• Грудки легко роздавлюються.
• Куля, сформована з зволоженого суглинку, при натисканні перетворюється на коржик, з характерними тріщинами по краях.
• Пористість суглинку дещо вища, ніж супіски (0,5–1).

У глині ​​міститься понад 30% глинистих частинок. Серед ґрунтів вона має найбільшу пов'язаність.

• У сухому стані глина тверда, при зволоженні стає пластичною, в'язкою, прилипає до пальців.
• При розтиранні в долонях піщаних частинок практично не відчувається, грудки роздавити досить складно.
• При розрізанні ножем пласта сирої глини, на гладкому зрізі не видно піщинок.
• Скатанна кулька з зволоженої глини при натисканні перетворюється на корж без тріщин.
• Має найбільшу пористість (до 1,1).

Склади з різними домішками

Пилувато-глинисті грунти є складом, в якому міститься домішка органічних речовин (0,05-0,1). За ступенем засоленості їх поділяють:

• засолені – вміст солей у складі перевищує 5%;
• незасолені;

Пилувато-глинисті грунти включають до свого складу специфічні породи, які виявляють несприятливі властивості при замочуванні:

• набухають - ґрунти, які при замочуванні хімічними розчинамиабо водою здатні збільшуватися обсягом.
• просадні - породи, які під впливом зовнішнього тиску або власної ваги, а також при значному зволоженні водою здатні давати просідання.

Серед пилувато-глинистих порід слід окремо виділити мули та леси.

• Лісові породи мають характерну макропористість, у складі міститься карбонат кальцію, а при замочуванні великою кількістю води під навантаженням дають просідання, легко розмокають і розмиваються.
• Мулом називають осад водойм, який утворився в результаті різних мікробіологічних процесів, що має вологість, що межує з плинністю.

Всі перелічені вище породи від супісків до глини, при створенні певних гідродинамічних умов здатні приймати пливунне стан, перетворюючись на густу, в'язку рідину.

Перегляньте відео: Вивіз грунту

Класифікація піщаного та глинистого ґрунту

Для оцінки будівельних властивостейґрунтів проводитися їх класифікація відповідно до СТБ 943-2007, що включає такі таксономічні одиниці, що виділяються за групами ознак:

Клас – за характером структурних зв'язків;

Група – за походженням;

Підгрупа – за умовою освіти;

Тип - по петрографічному та гранулометричному складу, числу пластичності;

Вид - по структурі, текстурі, складу цементу та домішок, змісту заповнювача та включень, гранулометричному складу та ступеня його неоднорідності, пористості, відносного вмісту органічної речовини, ступеня зольності, за способом перетворення, ступенем ущільнення від власної ваги, давності намиву;

Різновид - за фізичними, механічними, хімічним властивостямта станом.

Піщані - незв'язані ґрунти, складені незграбними і окатаними уламками мінералів розміром від 2 до 0,05 мм. Основна маса складається з кварцу та польових шпатів. Піщані ґрунти поділяються:

По гранулометричному складу (гравявий, великий, середній, дрібний, пилуватий);

За показником максимальної неоднорідності U max (однорідний (U max ? 4), середньооднорідний (4< U max ? 20), неоднородный (20 < U max ?40), повышенной неоднородности (U max > 40));

Ступені вологості (маловологі (0< S r ?0,5); влажные (0,5 < S r ?0,8); водонасыщенные (0,8 < S r ?1));

Міцності (опір ґрунту при зондуванні) (міцний, середньої міцності, маломіцний).

Для визначення класифікації піщаного ґрунту розрахуємо ступінь вологості S r за формулою

де w - природна вологість у частках одиниць;

Щільність частинок ґрунту;

е – коефіцієнт пористості;

Щільність води.

Також визначимо коефіцієнт пористості е за формулою

р – щільність ґрунту;

w – вологість.

Підставивши значення формули (1.2)

при: =2,67 г/см 3

2,14 г/см 3

Також підставимо значення формулу (1.1)

при: e = 0,46

2,67 г/см 3

Розрахувавши ступінь вологості піщаного ґрунту, визначимо класифікацію піщаного ґрунту з водонасичення за допомогою таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 - Класифікація піщаного ґрунту з водонасичення

За даними таблиці 1.1 можна дійти невтішного висновку, що це пісок належить до класу водонасыщенные.

Визначимо щільність додавання піску за допомогою коефіцієнта пористості за таблицею 1.2

Таблиця 1.2 - Підрозділ піщаних ґрунтів за коефіцієнтом пористості

Оскільки коефіцієнт пористості дорівнює 0,46 і дрібний пісок, то даний пісок є щільним. Виходячи з усіх розрахунків, визначимо умовний розрахунковий опір R0 піщаних грунтів за допомогою таблиці 1.3

Таблиця 1.3 - Умовний розрахунковий опір R0 піщаних грунтів

Так як пісок дрібний і водонасичений, а коефіцієнт пористості дорівнює 0,46, то розрахунковий опір дорівнюватиме 300 кПа.

1 Побудова геологічної колонки

Середньо-, великомасштабні та детальні геологічні карти зазвичай супроводжуються геологічними розрізами та стратиграфічною колонкою.

Осадові, вулканічні та метаморфічні гірські породи зазвичай залягають шарами або пластами. Шаром називається більш менш однорідний, первинно відокремлений осад (або гірська порода), обмежений поверхнею нашарування. Крім терміну " шар " , у практиці часто вживається термін " пласт " , який зазвичай застосовується стосовно корисних копалин, наприклад до вугілля, вапняку тощо. Пласт може містити кілька шарів. Однорідність шарів може бути виражена у складі, фарбуванні, текстурних ознаках, присутності однакових включень або скам'янілостей. Коли говорять про шаруватих товщах, мають на увазі чергування шарів. Перехід від одного шару до іншого може бути різким чи поступовим. Поверхні, що розмежовують шари чи пласти, зазвичай бувають нерівними. Вони звуться поверхонь нашарування. Верхня з них називається покрівлею шару, нижня - підошвою. Відстань між покрівлею та підошвою шару (або пласта) характеризує його потужність.

Розрізняють три види потужностей: справжню, видиму та неповну

Малюнок 1.1 – Схема визначення потужності пласта

А - різні видипотужності шару (пласту): аа – істинна, бб, вв – видима, мм, дд – неповна; Б - визначення потужності горизонтально шару, що залягає: h- істинна потужність; а – видима потужність; б – ширина виходу шару; б – кут нахилу поверхні; цифри - абсолютні позначки покрівлі та підошви шару.

Приклад: істинна потужність h = 187м – 163м = 14м або h = sin б

Справжньою потужністю називається найкоротша відстань між покрівлею та підошвою. Будь-яка інша відстань між покрівлею і підошвою є видимою потужністю. Якщо вимірюють відстань від покрівлі або від підошви шару (або пласта) до будь-якої поверхні, що знаходиться всередині шару (або пласта), говорять про неповну потужність. При горизонтальному заляганні і вирівняному рельєфі земної поверхні визначення потужності порід проводяться вироблення чи буряться свердловини. Якщо рельєф нерівний, то справжню потужність горизонтального шару можна отримати шляхом обчислення: встановивши тим чи іншим способом абсолютні висотні позначки покрівлі та підошви пласта, обчислюють різницю між ними, яка і складатиме справжню потужність (187м-163м=14м). Можна визначити також справжню потужність, вимірявши попередньо видиму потужність (відстань по схилу між покрівлею та підошвою) та кут нахилу схилу. Справжня потужність дорівнюватиме видимої потужності, помноженої на синус кута нахилу схилу (h = a sinб). Найкоротша відстань між покрівлею та підошвою шару на геологічній карті називається шириною виходу шару.

До початку проектування будь-якої будівлі чи споруди необхідно:

Вивчити місцевий досвід будівництва;

За звітом інженерно-геологічних досліджень ознайомитися з напластуванням грунтів та положенням рівня підземних (ґрунтових) вод на будівельному майданчику та очікуваним під час будівництва та експлуатації споруди;

Встановити нормативні та розрахункові характеристики ґрунтів кожного шару для розрахунку за граничними станами;

З урахуванням напластування ґрунтів намітити найбільш раціональне розміщення (якщо воно не задано) споруди на ділянці будівництва.

За даними досліджень оцінюються інженерно-геологічні умови, що наводяться у звіті або висновках. Напластування ґрунтів оцінюється за розрізами та колонками свердловин.

Характерними напластуваннями ґрунтів є:

Однорідний шар ґрунту в межах великої глибини;

Шарувате напластування, коли шари грунту відносно горизонтальні і кожен шар, що підстилає, менш стискаємо, ніж несучий;

Складне, коли шари ґрунту виклинюються, залягають лінзоподібно або є ґрунти, що сильно стискаються.

Особлива увага повинна приділятися оцінці рівня ґрунтових вод, його сезонним коливанням, можливим змінам внаслідок зведення споруди, їхньої агресивності по відношенню до матеріалу фундаментів. Масштаб геологічної колонки приймаємо 1:100. Абсолютна відмітка гирла свердловини (точка перетину стовбура свердловини з поверхнею землі) дорівнює +135,6 м. Потужність першого шару дорівнює глибині залягання його підошви. Абсолютні позначки підошви шарів визначають як різницю абсолютної позначки гирла свердловини та глибини залягання підошви відповідного шару. У середині графи двома лініями позначають стовбур свердловини і з обох боків від стовбура показують умовними позначеннямилітологічний склад порід кожного шару Стовбур свердловин в інтервалах розвитку водоносних шарів затемняють. Вихідні дані (таблиці 1-2).

Таблиця1.1- Фізичні характеристики піщаного грунту (шар № 1)

Таблиця1.2- Фізичні характеристики глинистого грунту (шар № 2)

Класифікація глинистого ґрунту

Пилувато-глинисті грунти - група осадових порід з переважанням тонких фракцій (<0,01 мм). Состоят из глинистых минералов, а также минералов обломочного(слюда, кварц, полевые шпаты) и химического(карбонаты, сульфаты) происхождения. Занимают около 60% объёма осадочных пород. Происхождение- обломочно-химическое.

Пилувато-глинисті ґрунти поділяються:

За кількістю пластичності I p:

супісь-1? I p ?7; суглинок-7< I p ?17; глина- I p >17;

За показником плинності I l:

супіски бувають:

ь тверді, I l< 0;

ь пластичні, 0? I l? 1;

ь плинні, I l ? 1;

суглинки та глини бувають:

ь тверді, I l< 0;

ь напівтверді, 0< I l ? 0,25;

ь тугопластичні, 0,25< I l ?0,5;

ь м'якопластичні, 0,5< I l ?0,75;

ь текучепластичні, 0,75< I l ? 0,1

ь плинні, I l ? 1;

По міцності (дуже міцні, міцні, середньої міцності та слабкі)

Для визначення характеристик глиняного ґрунту визначимо число пластичності та показник плинності.

Визначимо число пластичності за формулою

I p = w l - w p (3.1)

Підставимо значення у формулу (3.1)

при w p = 18%

отримаємо I p = 35 - 18 = 17

Знаючи відсоткове число пластичності можна визначити до якої класифікації ґрунтів належить наш глинястий ґрунт. Т.к. I p = 17 то ґрунт складається з суглинку.

Визначимо показник плинності за формулою

де w l - Вологість на межі плинності, %;

w p - вологість на межі розкочування, %;

w – природна вологість, %.

при w p = 18%

отримаємо що

Знаючи показник плинності визначимо класифікацію глинистого ґрунту за консистенцією, т.к. I l = 0,29, то суглинок відноситься до тугопластичних.

Для визначення розрахункового опору R 0 необхідно знати також коефіцієнт пористості:

грунт піщаний глинистий пористість

де – щільність частинок ґрунту;

р – щільність ґрунту;

w – вологість.

Підставимо значення:

2,71 г/см 3

р = 1,95 г/см 3

Розрахунковий опір R 0 знаходиться для значення е = 0,71 шляхом інтерполяції спочатку за коефіцієнтом пористості е між е = 0,7 і е = 1 при I l = 2,5, потім інтерполяція за показником плинності I l між I l = 0 і I l = 1 значення I l = 0,29. Дані визначення розрахункового тиску глинистого грунту наведено у таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 – Умовні розрахункові опори глинистих ґрунтів (тільки для суглинку).

Інтерполяція по е при I l = 0:

зміна?е = 1 - 0,7 = 0,3 відповідає зміні

R 0 = 25 – 20 = 5;

зміна?е = 0,71 - 0,7 = 0,01 відповідає зміні

R 0 = 25 – 0,17 = 24,83 МПа.

Інтерполяція по е при I l = 1: зміна? е = 1 - 0,7 = 0,3 відповідає зміні? R 0 = 18 – 10 = 8; зміна?е = 0,71 - 0,7 = 0,01 відповідає зміні

R 0 = 18 – 0,27 = 17,73 МПа.

Інтерполяція по Il = 1 при е = 0,71? Il = 1 – 0 відповідає 24,83 – 17,73 = 7,1.

R 0 = R 0 = 24,83 - 2,059? 22,771 МПа.

Складемо таблицю (3.2).

Таблиця 3.2 - Результати інтерполяції R0

Визначимо міцнісні та деформаційні характеристики суглинку тугоплатичного. За вихідними даними I l = 2,9 та е = 0,71 з таблиці (3.3) знаходимо нормативне значення кута внутрішнього тертя ц n = 21 град, питомого зчеплення ґрунту С n = 23 кПа та нормативне значення модуля деформації Е n = 14МПа.

Таблиця 3.3 – Нормативні значення питомих зчеплень, кутів внутрішнього тертя, значень модулів деформації (тільки для суглинку).

]: скельні (ґрунти з жорсткими зв'язками) та нескельні (ґрунти без жорстких зв'язків).

ГОСТ 25100-95 Ґрунти. Класифікація

У класі скельних ґрунтів виділяють магматичні, метаморфічні та осадові породи, які поділяються за міцністю, розм'якшенням та розчинністю відповідно до табл. 1.4. До скельних ґрунтів, міцність яких у водонасиченому стані менше 5 МПа (напівскальні), відносяться глинисті сланці, пісковики з глинистим цементом, алевроліти, аргіліти, мергелі, крейди. При водонасиченні міцність цих ґрунтів може знижуватися в 2-3 рази. Крім того, у класі скельних ґрунтів виділяються також штучні - закріплені в природному заляганні тріщинуваті скельні і не скельні ґрунти.

ТАБЛИЦЯ 1.4. КЛАСИФІКАЦІЯ СКЕЛЬНИХ ГРУНТІВ

Грунт	Показник
За межі міцності на одновісне стиск у водонасиченому стані, МПа
Дуже міцний	R c > 120
Міцний	120 ≥ R c > 50
Середньої міцності	50 ≥ R c > 15
Маломіцний	15 ≥ R c > 5
Зниженою міцністю	5 ≥ R c > 3
Низька міцність	3 ≥ R c ≥ 1
Дуже низької міцності	R c < 1
За коефіцієнтом розм'якшення у воді
Нерозм'якшується	K saf ≥ 0,75
Розм'якшується	K saf < 0,75
За ступенем розчинності у воді (осадові цементовані), г/л
Нерозчинний	Розчинність менше ніж 0,01
Важкорозчинний	Розчинність 0,01-1
Середньорозчинний	- || - 1—10
Легкорозчинний	- || - Більше 10

Ці ґрунти поділяються за способом закріплення (цементація, силікатизація, бітумізація, смолізація, випал та ін) і за межею міцності на одновісне стиснення після закріплення так само, як і скельні ґрунти (див. табл. 1.4).

Нескельні ґрунти поділяють на великоуламкові, піщані, пилувато-глинисті, біогенні та ґрунти.

До великоуламкових відносяться несцементовані грунти, в яких маса уламків більше 2 мм становить 50% і більше. Піщані - це ґрунти, що містять менше 50% частинок більше 2 мм і не володіють властивістю пластичності (число пластичності I р < 1 %).

ТАБЛИЦЯ 1.5. КЛАСИФІКАЦІЯ ВЕЛИКООБЛАМКОВИХ І ПІЩАНИХ ГРУНТІВ ЗА ГРАНУЛОМЕТРИЧНИМ СКЛАДОМ

Крупноуламкові та піщані ґрунтикласифікуються за гранулометричним складом (табл. 1.5) та за ступенем вологості (табл. 1.6).

ТАБЛИЦЯ 1.6. ПІДРОЗДІЛ ВЕЛИКООБЛОМКОВИХ І ПІЩАНИХ ГРУНТІВ ЗА СТУПЕНЮ ВОЛОГИ S r

Властивості великоуламкового ґрунту при вмісті піщаного заповнювача більше 40% і пилувато-глинистого понад 30% визначаються властивостями заповнювача і можуть встановлюватися за випробуванням заповнювача. При меншому вмісті заповнювача властивості великоуламкового ґрунту встановлюють випробуванням ґрунту в цілому. При визначенні властивостей піщаного заповнювача враховують такі його характеристики - вологість, щільність, коефіцієнт пористості, а пилувато-глинистого заповнювача - додатково кількість пластичності та консистенцію.

Основним показником піщаних ґрунтів, що визначає їх міцнісні та деформаційні властивості, є щільність додавання. За щільністю складання піски поділяються за коефіцієнтом пористості е, питомий опір ґрунту при статичному зондуванні q зта умовному опору ґрунту при динамічному зондуванні q d(Табл. 1.7).

При відносному вмісті органічної речовини 0,03< I від≤ 0,1 піщані ґрунти називають ґрунтами з домішкою органічних речовин. За ступенем засоленості великоуламкові та піщані ґрунти поділяють на незасолені та засолені. Крупноуламкові ґрунти відносяться до засолених, якщо сумарний вміст легко- та середньорозчинних солей (% від маси абсолютно сухого ґрунту) дорівнює або більше:

• - 2% - при вмісті піщаного заповнювача менше 40% або пилувато-глинистого заповнювача менше 30%;
• - 0,5% - при вмісті піщаного заповнювача 40% і більше;
• - 5% - при вмісті пилувато-глинистого заповнювача 30% і більше.

Піщані ґрунти відносяться до засолених, якщо сумарний вміст зазначених солей становить 0,5 % і більше.

Пилувато-глинисті ґрунти поділяють за кількістю пластичності. I p(табл. 1.8) та за консистенцією, що характеризується показником плинності I L(Табл. 1.9).

ТАБЛИЦЯ 1.7. ПІДРОЗДІЛ ПІЩАНИХ ГРУНТІВ ЗА ЩІЛЬНОЮ ДОДАТКОЮ

Пісок	Підрозділ за щільністю додавання
	щільний	середньої щільності	пухкий
По коефіцієнту пористості
Гравий, великий і середньої крупності	e < 0,55	0,55 ≤ e ≤ 0,7	e > 0,7
Дрібний	e < 0,6	0,6 ≤ e ≤ 0,75	e > 0,75
Пилуватий	e < 0,6	0,6 ≤ e ≤ 0,8	e > 0,8
За питомим опором ґрунту, МПа, під наконечником (конусом) зонда при статичному зондуванні
	q c > 15	15 ≥ q c ≥ 5	q c < 5
Дрібний незалежно від вологості	q c > 12	12 ≥ q c ≥ 4	q c < 4
Пилуватий: маловологий та вологий водонасичений	q c > 10 q c > 7	10 ≥ q c ≥ 3 7 ≥ q c ≥ 2	q c < 3 q c < 2
За умовним динамічним опором ґрунту МПа, зануренню зонда при динамічному зондуванні
Великий та середньої крупності незалежно від вологості	q d > 12,5	12,5 ≥ q d ≥ 3,5	q d < 3,5
Дрібний: маловологий та вологий водонасичений	q d > 11 q d > 8,5	11 ≥ q d ≥ 3 8,5 ≥ q d ≥ 2	q d < 3 q d < 2
Пилуватий маловологий та вологий	q d > 8,8	8,5 ≥ q d ≥ 2	q d < 2

ТАБЛИЦЯ 1.8. ПІДРОЗДІЛ ПИЛЮВАТО-ГЛИНИСТИХ ГРУНТІВ ЗА ЧИСЛОМ ПЛАСТИЧНОСТІ

Серед пилувато-глинистих ґрунтів необхідно виділяти лесові ґрунти та мули. Лесові ґрунти - це макропористі ґрунти, що містять карбонати кальцію і здатні при замочуванні водою давати під навантаженням просідання, легко розмокати і розмиватися. Іл - водонасичений сучасний осад водойм, що утворився в результаті протікання мікробіологічних процесів, що має вологість, що перевищує вологість на межі плинності, і коефіцієнт пористості, значення якого наведені в табл. 1.10.

ТАБЛИЦЯ 1.9. ПІДРОЗДІЛ ПИЛЮВАТО-ГЛИНИСТИХ ГРУНТІВ ЗА ПОКАЗНИКОМ ТЕКУЧОСТІ

ТАБЛИЦЯ 1.10. ПІДРОЗДІЛ ІЛОВ ЗА КОЕФІЦІЄНТОМ ПОРОСТІ

Пилувато-глинисті ґрунти (супеси, суглинки та глини) називають ґрунтами з домішкою органічних речовин при відносному вмісті цих речовин 0,05< I від≤ 0,1. За ступенем засоленості супіски, суглинки та глини поділяють на незаселені та засолені. До засолених відносяться ґрунти, в яких сумарний вміст легко- та середньорозчинних солей становить 5 % і більше.

Серед пилувато-глинистих ґрунтів необхідно виділяти ґрунти, що виявляють специфічні несприятливі властивості при замочуванні: просадні та набухають. До просадних відносяться грунти, які під дією зовнішнього навантаження або власної ваги при замочуванні водою дають осадку (просідання), і при цьому відносна просадність ε sl≥ 0,01. До набухаючим відносяться ґрунти, які при замочуванні водою або хімічними розчинами збільшуються в обсязі, і при цьому відносне набухання без навантаження ε sw ≥ 0,04.

У особливу групу в нескельних ґрунтах виділяють ґрунти, що характеризуються значним вмістом органічної речовини: біогенні (озерні, болотяні, алювіально-болотні). До складу цих ґрунтів входять заторфовані ґрунти, торфи та сапропелі. До заторфованих відносяться піщані та пилувато-глинисті грунти, що містять у своєму складі 10-50% (за масою) органічних речовин. При вмісті органічних речовин 50% і більше ґрунт називається торфом. Сапропелі (табл. 1.11) - прісноводні мули, що містять більше 10% органічних речовин і мають коефіцієнт пористості, як правило, більше 3, а показник плинності більше 1.

ТАБЛИЦЯ 1.11. ПІДРОЗДІЛ САПРОПЕЛІВ ЩОДО ВІДНОСНОГО ЗМІСТ ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ

Ґрунти - це природні утворення, що складають поверхневий шар земної кориі які мають родючість. Поділяють ґрунти по гранулометричному складу так само, як великоуламкові та піщані ґрунти, а за кількістю пластичності, як пилувато-глинисті ґрунти.

До нескальних штучних ґрунтів відносяться ґрунти, ущільнені в природному заляганні різними методами(трамбуванням, укаткою, віброущільненням, вибухами, осушенням та ін.), насипні та намивальні. Ці ґрунти поділяються залежно від складу та характеристик стану так само, як і природні нескельні ґрунти.

Скельні та нескельні ґрунти, що мають негативну температуруі які містять у своєму складі лід, відносяться до мерзлим ґрунтама якщо вони знаходяться в мерзлому стані від 3 років і більше, то до вічномерзлих.

1

У цій статті викладено результати лабораторних досліджень характеристик консистенції глинистих ґрунтів відповідно до російської та німецької стандартних методик, проведених в інституті механіки ґрунтів Брауншвейзького технічного університету. Розглянуто проблематику різниці в класифікації глинистих ґрунтів та методик визначення характеристик консистенції ґрунту відповідно до російських та німецьких нормативних стандартів. Проведено порівняльний аналізвпливу показників суміші на класифікацію пилувато-глинистих грунтів за російськими і німецькими стандартами. Встановлено, що інтервал пластичності відповідно до німецьких норм більше, ніж інтервал пластичності згідно з вітчизняними стандартами для одного і того ж ґрунту, оскільки вологість на межі плинності, визначена за DIN вище, ніж вологість на кордоні плинності, визначена за ГОСТ. Виведено кореляційну залежність між цими значеннями верхньої межі пластичності.

консистенція

межа плинності

межа розкочування

число пластичності

показник плинності

1. ГОСТ 5180-84. Ґрунти. Методи лабораторного визначення фізичних показників.

2. ГОСТ 25100-2011. Ґрунти. Класифікація.

3. DIN 18121-1 (April 1998). Baugrund, Untersuchung von Bodenproben. Wassergehalt. Teil 1: Bestimmung durch Ofentrocknung.

4. DIN 18121-2 (Серпень 2001). Baugrund, Untersuchung von Bodenproben. Wassergehalt. Teil 2: Bestimmung durch Schnellverfahren.

5. DIN 18122-1 (Juli 1997). Baugrund, Untersuchung von Bodenproben. Зустандсгрензен (Консістансгрензен). Teil 1: Bestimmung der Flieβ- und Ausrollgrenze.

6. DIN 18122-2 (Січ 2000). Baugrund, Untersuchung von Bodenproben. Зустандсгрензен (Консістансгрензен). Teil 2: Bestimmung der Schrumpfgrenze.

8. DIN ISO/TS 17892-12 (Januar 2005). Geotechnische Erkundung und Untersuchung – Laborversuche an Bodenproben – Teil 12: Bestimmung der Zustandsgrenzen.

У процесі інтеграції інженерних шкіл та спільності розв'язуваних геотехнічних завдань на території різних країнвиникає питання про правильність застосування тих чи інших характеристик ґрунтів, що використовуються в геотехнічних розрахунках, що визначаються за різними методиками, а також трактування отриманих результатів.

Основою для опису та класифікації ґрунтів як у вітчизняних, так і в зарубіжних нормах є Фізичні характеристики, які в силу дисперсності ґрунтів та історичних геотехнічних традицій можуть по-різному трактуватися у різних країнах.

Оскільки дисперсність грунту значно впливає на його пластичність, то за показником пластичності I Рз певною достовірністю можна характеризувати літологічні різниці глинистих ґрунтів. Це припущення і лежить в основі російської класифікації. До супесів відносяться ґрунти з I Рвід 1 до 7 включно, до суглинок - від 7 до 17, до глини - понад 17.

У німецьких стандартах існує дещо інша класифікація. Відповідно до DIN глинистий грунт поділяють на: суглинок, глину, суглинок із піском, глину з піском, тобто. немає виділення такого різновиду глинистого ґрунту, як супісок. Різновид ґрунту визначається за графіком пластичності (рис. 6). Графік є прямолінійною залежністю (А-лінія), вираженою функцією I Р=0,73 · ( W L-20), де W L- У %. Значення I Р≤ 4% або нижче А-лінії характеризують суглинок, значення I Р≥ 7% та вище А-лінії - глину. При цьому, якщо значення W Lменше 35% - слабопластичний ґрунт, якщо W Lлежить в межах від 35% до 50% - середньопластичний грунт, якщо W Lбільше 50% - сильнопластичний ґрунт.

Для кількісної оцінки стану консистенції ґрунту використовується показник плинності. I L. У німецьких стандартах існує ще й показник консистенції Ic, який є зворотним показником I Lі використовується як основний показник для опису стану консистенції ґрунту. Класифікація ґрунтів за показниками плинності та консистенції представлена ​​у таблицях 1 та 2.

Таблиця 1

Значення I Lдля різних станів консистенції глинистого ґрунту згідно з ГОСТ

Стан консистенції		Найменування ґрунту
		Суглинок та глина
		I L>1	I L>1
Пластичне	Текучепластичне	0,75<I L≤1	0≤ I L≤1
	М'якопластичне	0,5<I L≤0,75
	Тугопластичне	0,25<I L≤0,5
Напівтверде		0≤ I L≤0,25
		I L<0	I L<0

Таблиця 2

Значення I Lі I cдля різних станів консистенції глинистого ґрунту згідно з DIN

У німецьких нормах текучепластичний стан представлено великим інтервалом по відношенню до російських стандартів, що веде до невідповідності інших інтервалів станів консистенції. Для визначення твердого стану згідно з DIN існує ще одна межа перехідного стану - межа переходу з напівтвердого стану в твердий Ws. Твердий стан приймається, якщо значення I збільше, ніж значення I з, відповідне Ws, на графіку залежності I з/I Lвід вологості (рис. 1). Wsвизначається згідно з DIN за формулою:

V d- Об'єм сухого грунту, см 3 ;

m d- маса сухого ґрунту, г;

ρ s- щільність частинок ґрунту, г/см 3 ;

ρ w- Щільність води, г/см 3 .

Мал. 1. Графічне подання класифікації станів глинистого ґрунту відповідно до німецьких норм

Відмінність у класифікації та різниця методик визначення характеристик консистенції можуть давати й різні значення класифікаційних показників, а, отже, й інше уявлення про цей ґрунт.

Для визначення параметрів консистенції та порівняння результатів було проведено низку дослідів у лабораторії інституту Механіки ґрунтів Брауншвейгського технічного університету за російською та німецькою технологіями. Характеристики консистенції визначалися для двох видів глинистого ґрунту: суглинку текучого та напівтвердої глини згідно з класифікацією відповідно до ГОСТ.

За російською технологією межа плинності була визначена відповідно до ГОСТу за допомогою балансирного конуса (Васильєва). Верхня межа пластичності відповідає такому стану ґрунту, при якому стандартний конус за 5 с занурюється під дією власної ваги на глибину 1 см.

За німецькою методикою визначення межі плинності використовувалися прилади Fließgrenzegerät згідно DIN і Fallkegelgerät згідно DIN.

Основним методом визначення межі плинності в Німеччині є метод, описаний в DIN, з використанням приладу Fließgrenzegerät, але, оскільки цей метод багато в чому залежить від людського фактора, від правильності тарування приладу і, крім того, має велику трудомісткість, в іншому стандарті DIN пропонується замінити його на спосіб визначення межі плинності за допомогою приладу Fallkegelgerät.

Прилад Fließgrenzegerät є блоком з твердої гуми, на якому встановлена ​​чаша з мідно-цинкового сплаву з ударним пристроєм. Чаша заповнюється ґрунтом, у якому нарізається борозна. Потім ударний пристрій приводиться в дію, чаша швидко піднімається і опускається. Далі фіксується число зіткнень, при яких борозна закривається не менше ніж на 1 см (рис. 2).

Мал. 2.Визначення межі плинності в приладі Fließgrenzegerät:

Таких випробувань проводиться щонайменше 4 з поступовим висушуванням або дозвільненням ґрунту, після кожного досвіду відбирається проба ґрунту масою 15-20 г для визначення вологості та будується графік залежності кількості ударів від вологості (рис. 3). Графік являє собою пряму, за якою визначається значення вологості на межі плинності, що відповідає 25 ударам.

Мал. 3.Графік залежності кількості ударів від вологості:

а, б - відповідно, для суглинку та глини згідно з російською класифікацією по

При випробуваннях з використанням приладу Fallkegelgerät, так само як і при випробуваннях згідно з ГОСТом, вимірюється глибина, на яку конус занурився за 5 с під дією власної ваги. Прилад являє собою штатив, на якому встановлені конус, що опускається, штангенциркуль для вимірювання осаду конуса, спеціальна чаша для проведення випробувань (рис. 4).

Мал. 4.Визначення межі плинності в приладіFallkegelgerät:

а) до випробування; б) після випробування

Проводиться не менше 4 випробувань з поступовим висушуванням або зволоженням ґрунту. Будується графік залежності глибини занурення конуса від вологості, яким і визначається межа плинності, що відповідає глибині занурення 20 мм (рис. 5).

Мал. 5. Графік залежності глибини занурення конуса від вологості:

а, б - відповідно для суглинку та глини згідно з російською класифікацією по

Вологість на межі розкочування як ГОСТ, так і DIN визначається однаково. Нижня межа пластичності відповідає такому стану ґрунту, при якому він почне розпадатися на дрібні шматочки, якщо розкотити його у шнур діаметром 3 мм.

Вологість ґрунту визначалася еталонним методом як відповідно до ГОСТу, так і відповідно до DIN висушування до постійної маси в сушильній шафі при температурі 105°С. Експрес-методи визначення вологості, описані в DIN, що існували в німецьких стандартах, не застосовувалися.

Графік пластичності представлений малюнку 6.

Мал. 6. Графік пластичності:

* Різновид грунту в залежності відIРзгідно з російською класифікацією відповідно до ГОСТу

ST- суміш глини з піском, SU- суміш суглинку з піском,

TL- слабопластична глина, UL- слабопластичний суглинок,

TM- Середньопластична глина, UM- середньопластичний суглинок,

TA- сильноспластична глина, UA- сильнопластичний суглинок;

Значення, отримані з використанням приладу Fallkegelgerät, відповідно, для суглинку та глини згідно з російською класифікацією по ,

Значення, отримані при використанні приладу Fließgrenzegerät, відповідно, для суглинку та глини згідно з російською класифікацією по .

Результати та класифікація зведені в таблиці 3 та 4.

Таблиця 3

Отримані результати випробувань для суглинку текучого згідно з російською класифікацією

Нормативний документ						Найменування ґрунту
ГОСТ 25100-2011						Суглинок текучий
DIN ISO/TS 17892-12						Глина слабопластична в текучому стані
						Глина слабопластична в текучепластичному стані

Таблиця 4

Результати випробувань для напівтвердої глини згідно з російською класифікацією по

Нормативний документ						Найменування ґрунту
ГОСТ 25100-2011						Глина напівтверда
DIN ISO/TS 17892-12
						Глина сильнопластична в тугопластичному стані

Для зіставлення класифікаційних показників, що визначаються різними методиками та мають різні значення, у ГОСТ наведено кореляційну залежність між кордоном плинності згідно з міжнародним стандартом ( LL) та кордоном плинності за ГОСТ ( W L):

LL= 1,48 · W L - 8,3 (2)

В результаті проведеного аналізу отриманих даних функція залежність між цими ж стандартами має дещо інший вигляд:

LL= 1,2 · W L - 4,21 (3)

Однак аналогічно отримана залежність між DIN та ГОСТ дуже близька до функції (2):

LL= 1,47 · W L -7,45 (4)

Слід зважити, що результати отримані на обмеженій кількості експериментальних даних. Для точніших результатів необхідні подальші розширені дослідження.

Основні висновки

1. p align="justify"> Графік пластичності, що використовується в німецьких нормах для класифікації глинистого грунту, залежить від двох показників: W Lі I p, що дозволяє визначити як різновид грунту, а й його здатність виявляти пластичні властивості. Це сприяє більш точній оцінці та класифікації ґрунту. При цьому відсутній такий різновид ґрунту, як супісок. Натомість на графіку пластичності відповідна область позначена як суміш глини з піском або суміш суглинку з піском.
2. Вологість на межі плинності W Lмає різні значення в залежності від того, згідно з яким нормативним стандартом вона визначається. Так, наприклад, W L для глини згідно з російською класифікацією за ГОСТом, визначеною відповідно до ГОСТу, менше на 6,5 %, ніж W Lтого ж ґрунту, визначена за DIN, і на 16,2 % менше, ніж W L, визначена за DIN. Для суглинку згідно з російською класифікацією за ГОСТ W Lменше на 1,7% та на 5,6% відповідно.
3. Істотні відмінності значень W Lговорять про різну пластичність ґрунту I p, отже, можуть характеризувати той самий грунт по-різному. Крім того, відмінність показника плинності I Lі невідповідність класифікації дають інше уявлення про стан ґрунту і, як наслідок, про його характеристики міцності та деформованості та роботи під дією навантажень та впливів загалом.

Рецензенти:

Миронов В.В., д.т.н., професор, ФДБОУ ВПО ТюмГАСУ, м. Тюмень;

Чекардовський М.М., д.т.н., професор, завідувач кафедри теплогазоводопостачання та вентиляції, ФДБОУ ВПО ТюмГАСУ, м. Тюмень.

Бібліографічне посилання

Пронозін Я.А., Калугіна Ю.А. ПОРІВНЯННЯ ВПЛИВУ ХАРАКТЕРИСТИК КОНСИСТЕНЦІЇ НА КЛАСИФІКАЦІЮ ПИЛЮВАТО-ГЛИНИСТИХ ГРУНТІВ ЗГІДНО РОСІЙСЬКИХ І НІМЕЧЧИНИ НОРМАТИВНИХ СТАНДАРТІВ // Сучасні проблеми науки та. - 2015. - № 1-1.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=19024 (дата звернення: 01.02.2020). Пропонуємо до вашої уваги журнали, що видаються у видавництві «Академія Природознавства»