Чим характеризується вид та стан глинистих ґрунтів. Сучасні проблеми науки та освіти. Властивості мулистих ґрунтів

Число пластичності та показник плинності пилувато-глинистого ґрунту.

Для пилувато-глинистих грунтів першорядне значення має не загальний зерновий (гранулометричний) склад, а вміст дрібних і дрібних частинок (плоскочешуйчатых або тонкоігольчастих мономінеральних частинок розміром не менше 0,005 мм) і, головне, діапазон вологості, в якому ґрунт буде пластичним.

Цей діапазон вологості характеризується так званим числом пластичності. J Рі дорівнює різниці між двома вологостями, що відповідають двом станам ґрунту: на межі плинності W Lі на межі розкочування (пластичності) W P:

J Р = W L - W P .

Кордон плинності W Lвідповідає вологості, при якій ґрунт переходить у плинний стан, а межа розкочування W P- Вологості, при якій грунт втрачає свою пластичність.

Залежно від числа пластичності виділяються три типи пилувато-глинистих ґрунтів: супісь,суглинокі глина(Таблиця 2 ГОСТ 25100-82).

Характерні вологості досить добре визначають фізичний стан пилувато-глинистих ґрунтів, який залежно від вмісту води змінюється у значних межах і може бути твердим, пластичним та текучим. Характеристикою стану є консистенція, під якою розуміється густота і певною мірою в'язкість глинистих грунтів, що зумовлюють їх здатність чинити опір пластичної зміни форми. Числовою характеристикою консистенції є показник плинності – J L, Визначальний вираз

де W– вологість ґрунту в природному стані.

Різновид пилувато-глинистих ґрунтів за показником плинності визначається за таблицею 2 ГОСТ 25100-82.

Показником плинності користуються при виборі глибини закладення фундаментів, визначенні умовного розрахункового тиску на ґрунти основ за таблицями СНіП та інших випадках.

Необхідне обладнання та матеріали:

o грунт (сухий та вологий);

o ексікатор, шпатель (ніж);

o колба з водою, бюкси - 2 шт;

o балансирний конус;

o стандартний металевий стаканчик з підставкою;

o технічний вазелін, чашка;

o ваги з різновагами.

Підготовчі роботи

Проба ґрунту була висушена до повітряно-сухого стану, подрібнена у фарфоровій ступці маточкою з гумовим наконечником і просіяна через сито з отворами. 1 мм. Частина ґрунту була звільнена водою до стану густого тіста при перемішуванні шпателем і витримана в ексикаторі не менше 2 годиндля рівномірного розподілу вологи.

Визначення межі плинності

Кордон плинності характеризується вологістю (у частках одиниці) ґрунтового тіста, за якої стандартний конус занурюється в нього під власною вагою на глибину 10 ммза 5 секунд. Визначення межі плинності і полягає у підборі такої вологості ґрунту.

Балансирний конус (Рис. 3)з кутом при вершині 30 °Смає на відстані 10 ммвід вістря кругову ризику. До основи конуса прикріплено балансирний пристрій у вигляді двох металевих вантажів на кінцях сталевого прута. Загальна вага приладу складає 76 г.

Малюнок 3 - Прилади визначення межі плинності

Хід роботи:

1. Ґрунтове тісто ретельно перемішують шпателем і укладають невеликими порціями (без утворення порожнеч) у металевий стаканчик; поверхню ґрунту вирівнюють шпателем у рівень із краями стаканчика, який потім встановлюють на підставку.

2. До поверхні грунту підносять вістря конуса, змащене тонким шаром вазеліну, і опускають, дозволяючи йому зануритися в грунт протягом 5 спід власною вагою.

3. Занурення конуса за 5 секна глибину менше 10 ммпоказує, що вологість ґрунту ще не досягла межі плинності. В цьому випадку ґрунтове тісто перекладають у чашку і після додавання води та ретельного перемішування повторюють досвід. Якщо конус поринув у глибину більше 10 ммслід додати сухого грунту, перемішати його і повторити досвід.

1.4.2. Фізичні властивості ґрунтів

Властивості ґрунтів слід характеризувати кількісними показниками, які залежать від складу, будови та стану ґрунтів. Вони визначаються з дослідів, найчастіше із зразками ґрунту, відібраними в польових умовах із збереженням природної структури та вологості. Відповідність отриманих таким чином характеристик стану ґрунту, що залягає на основі споруди, є однією з найважливіших умов точності інженерних прогнозів.

Розглянемо ті характеристики грунтів, які визначають їх фізичні властивості. Фізичний стан грунтів визначається в основному трьома характеристиками: щільністю грунту, щільністю мінеральних частинок та вологістю грунту. Інші характеристики є розрахунковими з використанням цих трьох.

Уявімо собі окремий об'єм грунту V, Що складається з твердого, рідкого та газоподібного компонентів, кожен з яких має відповідні обсяг та масу (рис. 1.5).

Щільність ґрунту- Відношення маси ґрунту до його обсягу, має розмірність г/см 3 , т/м 3:

. (1.1)

Щільність ґрунту залежить від його мінералогічного складу, пористості та вологості та змінюється в межах 1,5 ÷ 2,4 г/см 3 . Вона визначається методом різального кільця з відомим обсягом або парафінування зразка довільної форми. Щільність є важливою характеристикою ґрунту та використовується при розрахунках несучої здатності основи, природного тиску ґрунту, тиску ґрунту на підпірні стінки, стійкості зсувних схилів та укосів.

Щільність частинок ґрунту- Відношення маси твердих частинок до їх обсягу

= , (1.2)

залежить тільки від їхнього мінералогічного складу. Для ґрунтів вона змінюється від 2,4 до 3,2 г/см3, у тому числі для пісків – від 2,55 до 2,66 г/см3, для супісків – від 2,66 до 2,68 г/см. 3 для суглинків – від 2,68 до 2,72 г/см 3 , для глин – від 2,71 до 2,76 г/см 3 . Щільність частинок визначається за допомогою пікнометра.

Вологість ґрунту- Відношення маси води до маси твердих частинок, що виражається у відсотках або в частках одиниці

W= (1.3)

і визначається висушуванням зразка ґрунту в термостаті за температури 105 ºC до досягнення стабільної маси висушеного ґрунту. Природна вологість ґрунтів змінюється в широких межах від одиниць до сотень відсотків. Високі значення вологості властиві малоущільненим водонасиченим глинистим ґрунтам, низькі – маловологим великоуламковим, піщаним та лесовим ґрунтам.

Наведені вище основні фізичні характеристики ґрунту завжди визначаються експериментально. Вони використовуються для розрахунку інших, зазначених нижче характеристик.

Щільність сухого ґрунтуабо щільність скелета ґрунту визначається як відношення маси частинок ґрунту до всього об'єму ґрунту:

Використовуючи вирази (1.1) та (1.3), можна записати

Вологість ґрунтів визначають висушуванням проби ґрунту при температурі 105°С до постійної маси. Відношення різниці мас проби до та після висушування до маси абсолютно сухого ґрунту дає значення вологості, що виражається у відсотках чи частках одиниці. Частка заповнення пір грунту водою - ступінь вологості S rрозраховують за формулою (див. табл. 1.3). Вологість піщаних ґрунтів (за винятком пилуватих) змінюється в невеликих межах і практично не впливає на міцнісні та деформаційні властивості цих ґрунтів.

Характеристики пластичності пилувато-глинистих ґрунтів - це вологість на межах плинності Wlірозкочування ш Р, що визначаються в лабораторних умовах, а також число пластичності /р та показник плинності II,обчислювані за формулами (див. табл. 1.3). Характеристики w L , w Pі Ipє непрямими показниками складу (гранулометричного та мінералогічного) пилувато-глинистих ґрунтів. Високі значення цих характеристик властиві ґрунтам з великим вмістом глинистих частинок, а також ґрунтам, до мінералогічного складу яких входить монтморилоніт.

1.3. КЛАСИФІКАЦІЯ ГРУНТІВ

Ґрунти основ будівель та споруд поділяються на два класи: скельні (ґрунти з жорсткими зв'язками) та нескельні (ґрунти без жорстких зв'язків).

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, в класі скельних ґрунтів виділяються також штучні-закріплені в природному заляганні тріщинуваті скельні, і нескельні ґрунти. Ці ґрунти поділяються за способом закріплення (цементація, силікатизація,

бітумізація, смолізація, випал та ін) і по нделе міцності на одновісне стиск 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 мають властивість пластичності (число пластичності /р<

Властивості великоуламкового грунту при вмісті піщаного заповнювача більше 40,% і пилувато-глинистого більше 30 % визначаються властивостями заповнювача 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 число пластичності та консистенцію.

Основним показником піщаних ґрунтів, що визначає їх міцнісні та деформаційні властивості, є щільність додавання. За щільністю додавання піски поділяються за коефіцієнтом пористості е, питомим опором грунту при статичному зондуванні. q cта умовному опору ґрунту при динамічному зондуванні q&(Табл. 1.7).

При відносному вмісті органічної речовини 0,03

0,5% - при вмісті піщаного заповнювача 40% і більше;

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

Пилувато-глинисті грунти поділяють у пластичності h(табл. 1.8) і по кон-

систенції, що характеризується показником плинності 1 L(Табл. 1.9). 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, та коефіцієнт пористості, значення якого наведені в табл. 1.10.

Пилувато-глинисті ґрунти (супеси, суглинки та глини) називають ґрунтами з домішкою органічних речовин при відносному вмісті цих речовин 0,05

Серед пилувато-глинистих ґрунтів необхідно виділяти ґрунти, що виявляють специфічні несприятливі властивості при замочуванні: просадні та набухають. До просадкових відносяться грунти, які під дією зовнішнього навантаження або власної ваги при замочуванні водою дають осадку (просідання), і при цьому відносна просадність Ss/>0,01. До набухаючим відносяться ґрунти, які при замочуванні водою або хімічними розчинами збільшуються в обсязі, і при цьому відносне набухання без навантаження e S ! »>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 за-торфовані ґрунти, торфи та сапропелі. До торфованих відносяться піщані і пилувато-глинисті грунти, що містять у своєму складі 10-50% (за масою) органічних речовин. При вмісті органічних речовин 5Q % та

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.

Ґрунти - це природні утворення, що складають поверхневий шар земної кори і 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 намиві. Ці ґрунти поділяються залежно від складу та характеристик стану так само, як і природні нескельні ґрунти.

Скельні і нескельні ґрунти, що мають негативну температуру і містять у своєму складі лід, відносяться до мерзлих ґрунтів, а якщо вони знаходяться в мерзлому стані від 3 років і більше, то до вічномерзлих.

1.4. ДЕФОРМУВАЛЬНІСТЬ ГРУНТІВ ПРИ СТИСКУВАННІ

Характеристикою деформованості ґрунтів при стисканні є модуль деформацій, який визначають у польових та лабораторних умовах. Для попередніх розрахунків, а також і остаточних розрахунків основ будівель та споруд ІІ та ІІІ класу допускається приймати модуль деформації за табл. 1.12 та 1.13.

Модульдеформації визначають випробуванням ґрунту статичним навантаженням, що передається на штамп . Випробування проводять у шурфах жорстким круглим штампом площею

5000 см 2 , а нижче за рівень ґрунтових вод і на великих глибинах - у свердловинах штампом площею 600 см 2 . Для визначення модуля деформації використовують графік залежності опади від тиску (рис. 1.1), на якому виділяють лінійну ділянку, проводять через неї посередню пряму і обчислюють модуль деформації Евідповідно до теорії лінійно-деформованого середовища за формулою

При випробуванні ґрунтів необхідно, щоб товщина шару однорідного ґрунту під штампом була не менше двох діаметрів штампу.

Модулі деформації ізотропних ґрунтів можна визначати у свердловинах за допомогою пресіометра (рис. 1.2). В результаті випробувань отримують графік залежності збільшення радіусу свердловини від тиску на її стінки (рис. 1.3). Модуль деформації визначають на ділянці лінійної залежності деформації від тиску між точкою р\,відповідної обтиску нерівностей стін свердловини, і крапкою р2,після якої починається інтенсивний розвиток пластичних деформацій у ґрунті. Модуль деформації обчислюють

ПЗ ftlOnMVJlft

Коефіцієнт kвизначається, як правило, шляхом зіставлення даних пресіометрії з результатами паралельно проведених випробувань того ж ґрунту штампом. Для споруд II в IIIкласу допускається приймати залежно від глибини випробування hнаступні значення коефіцієнтів доу формулі (1.2): при ft<5 м 6 = 3; при 5мk = 2;за 10 м

Для піщаних і пилувато-глинистих ґрунтів допускається визначати модуль "деформації" на основі результатів статичного і динамічного зондування ґрунтів. q c ,а при динамічному зондуванні - умовне динамічне опір грунту зануренню конуса qa,Для суглинків та глин E-7q cта Я-6#<*; для песчаных грунтов E-3q c,а значення £ за даними динамічного зондування наведено у табл. 1.14. Для споруд I та II класу

є обов'язковим зіставлення даних зондування з результатами випробувань тих самих ґрунтів штампами. Для споруд III класу допускається визначати Елише за результатами зондування.

1.4.2. Визначення модуля деформації у лабораторних умовах

У лабораторних умовах застосовують компресійні прилади (одометри), у яких зразок ґрунту стискається без можливості бічного розширення. Модуль деформації обчислюють на вибраному інтервалі тиску Др = Р2-Pi графіка випробувань (рис. 1.4) за формулою

Тиск pi відповідає природному, а р2 - передбачуваному тиску під підошвою фундаменту.

Значення модулів деформації за компресійними випробуваннями виходять для всіх ґрунтів (за винятком сильно стисливих) заниженими, тому вони можуть використовуватися для порівняльної оцінки стисливості

ґрунтів майданчика або для оцінки неоднорідності зі стисливості. При розрахунках опади ці дані слід коригувати на основі порівняльних випробувань того ж ґрунту в польових умовах штампом. Для четвертинних супісків, суглинків та глин можна приймати коригувальні коефіцієнти т(табл. 1.16), у своїй значення Євцнеобхідно визначати в інтервалі тиску 0,1-0,2 МПа.

1.5. МІЦНІСТЬ ГРУНТІВ

Опір грунту зрізу характеризується дотичною напругою в граничному стані, коли настає руйнація грунту. Співвідношення між граничними дотичними і нормальними до майданчиків зсуву. анапругами виражається умовою міцності Кулона-Мора

1.5.1. Визначення характеристик міцності в лабораторнихумовах

У практиці досліджень ґрунтів застосовують метод зрізу ґрунту за фіксованою

площині в приладах одноплощинного зрізу. Для отримання<р и с необходимо провести срез не менее трех образцов грунта прирізних значеннях вертикального навантаження. За отриманими в дослідах значеннями опору зрізу т будують графік лінійної залежності T = f(a) і знаходять кут внутрішнього тертя ф і питоме зчеплення з(Рис. 1.5). Раз-

вирізняють дві основні схеми досвіду: повільний зріз попередньо ущільненого до повної консолідації зразка ґрунту (консолідовано-ванно-дреноване випробування) і швидкий зріз без попереднього ущільнення (якийсь солідовано-недреноване випробування).

Глав-а 2. ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНІ ВИшукування

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

Інженерно-геологічні дослідження - складова частина комплексу робіт, що виконуються для забезпечення будівельного проектування вихідними даними про природні умови району (ділянки) будівництва, а також прогнозування змін навколишнього природного середовища, які можуть статися при будівництві та експлуатації споруд. При проведенні інженерно-геологічних вишукувань вивчаються ґрунти як основи будівель та споруд, підземні води, фізико-геологічні процеси та явища (карст, зсуви, селі та ін.); району будівництва, та інженерно-гідрометеорологічні дослідження, при виконанні яких вивчаються поверхневі води та клімат.

Проведення пошуків регламентується нормативними документами та стандартами. Загальні вимоги до проведення пошуків наведені в СНиП П-9-78, а вимоги до досліджень для окремих видів будівництва-в інструкціях СН 225-79 та СН 211-62. Враховуючи специфіку проектування пальових фундаментів, основні вимоги до розвідок для них наведені в СНиП 11-17-77 та в «Посібнику з проектування пальових фундаментів». Визначення основних будівельних властивостей ґрунтів регламентовано стандартами, зазначеними у п. 2.4.

Інженерно-геологічні вишукування повинні проводитися, як правило, територіальними розвідувальними, а також спеціалізованими розвідувальними та проектно-вишукувальними організаціями. Допускається виконання проектними організаціями, яким у встановленому порядку надано таке право.

2.2. ВИМОГИДО ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ ТА ПРОГРАМИ ВИМУКАНЬ

Планування та виконання пошуків здійснюються на основі технічного завдання на виробництво досліджень, що складається проектною організацією - замовником. При складанні технічного завдання необхідно визначити, які матеріали, що характеризують природні умови будівництва,

будуть потрібні для розробки проекту, і на цій основі отримати дозвіл у відповідних органів на виробництво вишукувань для цього об'єкта. Орган, що видає дозвіл, може вказати на необхідність використання (з метою виключення дублювання) наявних у його розпорядженні матеріалів раніше виконаних робіт на території розміщення об'єкта, що проектується, що повинно бути відображено в технічному завданні. Якщо за проектованим об'єктом є матеріали раніше виконаних пошуків, то вони передаються розвідувальній організації як додаток до технічного завдання, що видається. Передачу підлягають інші матеріали, що характеризують природні умови району проектованого будівництва і що у розпорядженні проектної організації.

Технічне завдання складається за наведеною нижче формою з текстовими та графічними програмами.

У п. 7 завдання необхідно наводити такі технічні характеристики: клас відповідальності, висота, кількість поверхів, розміри у плані та конструктивні особливості проектованої споруди; значення граничних деформацій основ споруд; наявність та глибина підвалів; намічені типи, розміри та глибина закладення фундаментів; характер та значення навантажень на фундаменти; особливості технологічних процесів (для промислового будівництва); щільність забудови (для міського та селищного будівництва). Ці характеристики у багатьох випадках доцільно давати у додатку до технічного завдання у табличній формі. До технічного завдання обов'язково повинні бути додані: ситуаційні плани із зазначенням розміщення (варіантів розміщення) ділянок (майданчиків) будівництва та трас інженерних комунікацій; топографічні плани в масштабі 1: 10 000-1: 5000 із зазначенням контурів розміщення проектованих будівель і споруд та трас інженерних комунікацій, а також планувальних позначок; копії протоколів погоджень проходження та підключення (примикань) інженерних комунікацій, що впливають на склад та обсяг інженерних вишукувань, з графічними додатками; матеріали виконавчих зйомок або проектна документація підземних комунікацій (при виробництві пошуків на майданчиках діючих промислових підприємств та в межах міських кварталів).

Технічне завдання є основою для складання розвідувальної організації.

Їй програми досліджень, в якій обґрунтовуються етапи, склад, обсяги, методи та послідовність виконання робіт і на підставі якої складається кошторисно-договірна документація. Складання програми передують збір, аналіз та узагальнення матеріалів про природні умови району вишукувань, а в необхідних випадках (відсутність чи суперечливість матеріалів) – польове обстеження району вишукувань.

Програма включає текстову частину та програми. Текстова частина має складатися з наступних розділів: 1) загальні відомості; 2) характеристика району вишукувань; 3) вивченість району вишукувань; 4) склад, обсяги та методика вишукувань; 5) організація робіт; 6) перелік представлених матеріалів; 7) перелік літератури.

У розділі 1 наводяться дані перших п'яти пунктів технічного завдання. У розділі 2 дається коротка фізико-географічна характеристика району вишукувань та місцевих природних умов з відображенням особливостей рельєфу та клімату, відомостей про геологічну будову, гідрогеологічні умови, несприятливі фізико-геологічні процеси та явища, про склад, стан та властивості ґрунтів. У розділі 3 викладаються відомості про наявні фондові матеріали раніше виконаних розвідувальних, пошукових та дослідницьких робіт та дається оцінка повноти, достовірності та ступеня придатності цих матеріалів. У розділі 4 на основі вимог технічного завдання, характеристики району (ділянки) досліджень та його вивченості визначаються оптимальні склад та обсяги робіт, а також обґрунтовується вибір методів проведення інженерно-геологічних досліджень. За погодженням з цим розділом проектувальники повинні приділяти особливу увагу, керуючись відомостями про склад та обсяг робіт, наведеними далі у пп. 2.3 та 2.4. У розділі 5 встановлюються

послідовність та запланована тривалість робіт, визначаються необхідні ресурси та організаційні заходи, а також заходи з охорони навколишнього середовища. У розділі 6 зазначаються організації, яким мають бути надіслані матеріали, а також найменування матеріалів. У розділі 7 надається перелік загальносоюзних нормативних документів та державних стандартів, галузевих та відомчих інструкцій (вказівок), посібників та рекомендацій, літературних джерел, звітів про дослідження, якими слід користуватися під час виробництва досліджень.

До програми досліджень повинні бути додані: копія технічного завдання замовника; матеріали, що характеризують склад, обсяги та якість раніше виконаних досліджень; план чи схема об'єкта із зазначенням меж вишукувань; проект розміщення пунктів гірничих виробок, польових досліджень тощо, виконаний на топографічній основі; технологічна карта послідовності виконання робіт; креслення (ескізи) виробок та нестандартного обладнання.

Вологість ґрунтів визначають висушуванням проби ґрунту при температурі 105°С до постійної маси. Відношення різниці мас проби до та після висушування до маси абсолютно сухого ґрунту дає значення вологості, що виражається у відсотках чи частках одиниці. Частка заповнення пір грунту водою - ступінь вологості S rрозраховують за формулою (див. табл. 1.3). Вологість піщаних ґрунтів (за винятком пилуватих) змінюється в невеликих межах і практично не впливає на міцнісні та деформаційні властивості цих ґрунтів.

Характеристики пластичності пилувато-глинистих ґрунтів - це вологість на межах плинності w Lта розкочування w p, що визначаються в лабораторних умовах, а також кількість пластичності I pта показник плинності I Lобчислювані за формулами (див. табл. 1.3). Характеристики w L, w pі I рє непрямими показниками складу (гранулометричного та мінералогічного) пилувато-глинистих ґрунтів. Високі значення цих характеристик властиві ґрунтам з великим вмістом глинистих частинок, а також ґрунтам, до мінералогічного складу яких входить монтморилоніт.

1.3. КЛАСИФІКАЦІЯ ГРУНТІВ

Ґрунти основ будівель та споруд поділяються на два класи: скельні (ґрунти з жорсткими зв'язками) та нескельні (ґрунти без жорстких зв'язків).

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 грунти класифікуються 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 число 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 % та 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, та 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.

Пилувато-глинисті грунти в залежності від кількості води, що міститься в них, можуть мати консистенцію (густоту тіста) від твердої до текучої. Для визначення консистенції знаходять характерні вологості пилувато-глинистих ґрунтів, які називаються межею розкочування та межею плинності.

Кордоном розкочування називається вологість ґрунту, при якій він втрачає здатність розкочуватися в шнур діаметром 2..3 мм.

Кордоном плинності називається вологість ґрунту, при якій стандартний конус занурюється в зразок на глибину 10 мм.

Мал. 1.4. Визначення межі розкочування ґрунтів

Числом пластичності ґрунту називається різниця між кордоном плинності та межею розкочування:

(1.18)

Консистенція пилувато-глинистого грунту оцінюється за показником плинності.

(1.19)

Таблиця 1.5. Стан глин та суглинків

Для супісків внаслідок малої точності визначення значень і розрізняють лише три стани: твердий, пластичний та плинний.

Таблиця 1.6. Стан супісків

У групі пилувато-глинистих грунтів виділяються лесові грунти та мули - мають специфічні несприятливі властивості.

Лісові грунти містять більше 50% пилуватих частинок з наявністю солей, в основному карбонату кальцію, мають переважно макропористу структуру і відносяться до категорії структурно-нестійких просадних грунтів. Просадкою називається осад, що швидко розвивається, викликана різкою зміною структури грунту. Значні опади при порушенні структури ґрунтів, що просаджують, обумовлені тим, що в природних умовах вони бувають недоущільненими. У процесі утворення не відбувається повного ущільнення від дії власної ваги внаслідок утворення нових структурних зв'язків. Такі ґрунти стають макропористими і при деяких зовнішніх впливах (замочування, вібрація), що руйнують зв'язки, що виникли, можуть доущільнюватися, що викликає їх значні опади. Можливість прояву просадних властивостей грунтів попередньо оцінюється ступенем їх вологості та показником просадності, який визначається за формулою:

де: е - коефіцієнт пористості природного ґрунту; - Коефіцієнт пористості, відповідний вологості на межі плинності (1.16).