Классификация песчаных грунтов – ГОСТ 33063-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Классификация типов местности и грунтов

Классификация песчаных грунтов.

Тип песка.

Классификационные условия

Размер частиц d ,мм

Процент массы сухого грунта

Гравелистый.

Более 2

Более 25

Крупный .

-//- 0,5

-//- 50

Средней крупности .

-//- 0,25

-//- 50

Мелкий.

-//- 0,1

Не менее <75

Пылеватый.

-//- 0,1

<75

Для оценки природного состояния глинистых грунтов вводится показатель текучести IL.

где - влажность грунта в природном состоянии;

- соответственно влажность на границе раскатывания и текучести ;

По показателям текучести глинистые грунты подразделяются на следующие консистенции (состояния):

Супеси

твердые ……………………..IL<0

пластичные ………..

текучие……………..

Суглинки и глины:

твердые…………

полутвердые……...

тугопластичные….

мягкопластичные..

текучепластичные….

текучие…………….

Разность между влажностями на границе текучести и раскатывания, выраженная в процентах, называется числом пластичности .

В зависимости от числа пластичности глинистые грунты подразделяются на супеси -, суглинки -, глины - >17.

Для оценки природного состояния песчаных грунтов определяются их плотность. По плотности песчаные грунты подразделяются на плотные, средней плотности и рыхлые. Плотность песчаных грунтов может определятся в лабораторных условиях в зависимости от коэффициента пористости

, представляющего собой отношение объема пор к объему минеральных частиц грунта.

Вопросы для самоконтроля.

  1. Что называется грунтами?

  2. Какие важные свойства грунтов?

  3. На какие классы подразделяются грунты?

  4. Какие показатели оценки глинистых грунтов?

  5. Наименование глинистых грунтов и их свойства?

Лекция 6

  1. Основы гидрогеологии.

Все воды находящиеся в толще горных пород в твердом, жидком или газообразном состоянии называются подземными Наука, занимающаяся изучением подземных вод, их происхождением, физическими и химическими свойствами, законами движения, связью с атмосферными и поверхностными водами, носит название гидрогеологии.

Виды подземных вод и их характеристики. Подземные воды рассматриваются в зависимости от двух факторов – гидравлического и условий залегания. По гидравлическому фактору подземные воды подразделяются на безнапорные и напорные; в зависимости от условий залегания – на почвенные и верховодку, грунтовые, межпластовые, жильные и трещинные воды, родники и источники.

Почвенные воды и верховодказалегают в самых верхних слоях земной коры. Почвенные не имеют водоупорного ложа и как бы подвешены в порах почвы вследствие капиллярных явлений. Отличительные свойства их – сезонный характер, сезонные колебания температуры, наличие микроорганизмов и органических веществ.

Верховодкойназывают временное скопление подземных вод, возникающее главным образом в период обильных дождей и усиленной инфильтрации. Верховодка залегает на небольших линзах водонепроницаемых пород (в морских отложениях) и на аллювиальных поймах.

Грунтовыеводы– подземные воды существует в виде постоянного водоносного горизонта, залегающего на первом от поверхности водоупоре. Характеризуются следующими особенностями: 1) имеют свободную поверхность, которая называется зеркалом или уровнем грунтовых вод, и водоупорное ложе. Они безнапорные, от земной поверхности залегают на глубине 1-50м; 2), питание их осуществляется за счет инфильтрации осадков и поступлений воды из водоемов и рек; 3) постоянно находятся в динамике движении и образуют потоки в сторону общего уклона водоупорного слоя; 4) глубина залегания грунтовых вод, их распространение во многом зависят от геологических условий конкретной местности, климатических и геоморфологических факторов.

Межпластовые подземные водызалегают между двумя водонепроницаемыми слоями. По условиям залегания эти воды могут быть безнапорные и напорные, или артезианские, обусловленные залеганием водоносных слоев в виде синклиналей или моноклиналей.

Инфильтрационные водыобразуются в результате выпадения осадков и фильтрации воды из рек, водохранилища и т.д.;конденсационныеобусловлены конденсацией паров из воздуха и за счет пополнения водяных паров подземных горных пород и грунтов при уплотнении;ювенальныепроникают в поверхностные горизонты земной коры из недр земли и обусловлены конденсацией паров магмы. Так возникают различные минеральные источники нередко повышенной температуры и высокой минерализацией.

Химический состав подземных водопределяется в каждом конкретном случае с помощью химического анализа. Растворенные в воде различные газы (О2, СО

2, СН2,S2Hи др.) обуславливают степень пригодности воды для питьевых и технических нужд. По содержанию растворенных солей подземные воды подразделяются на пресные – менее 1 г/л, солоноватые 1-10 г/л, соленые 10-50 г/л и рассолы более 50 г/л.

Соли в подземных водах придают им свойства жесткости и агрессивности. Жесткость воды обуславливается наличием растворенных солей кальция и магния и оценивается количеством миллиграмм–эквивалентов кальция и магния (1мг-экв соответствует содержанию в 1 л. воды 20,04 мг иона кальция или 12,6мг иона магния). Агрессивность подземных вод оказывает отрицательное воздействие на металл и бетон. Виды агрессии : 1) выщелачивающая - происходит растворение и вымывание из бетона извести, возникает при малом содержании в воде ионов НСО3; 2)обще кислотная– обуславливается низким значением водородного показателя рН, в результате чего происходит растворение извести бетона; 3)углекислотная– является результатом воздействия углекислоты СО2; 4)сульфатная– характерна при наличии в воде сульфатаSO4. Это обуславливает кристаллизацию новых соединений, который приводит к увеличению объема и разрушению бетона; 5)

магнезиальная- аналогично сульфатной, приводит к разрушению бетона при контакте с водой, содержащей высокое количество Мq.

Для борьбы с агрессивностью воды применяют специальные цементы, производят гидроизоляцию подземных конструкций, понижают уровень грунтовых вод и т.д.

Режим подземных вод- это изменение во времени уровня грунтовых вод , температуры и химического состава . Его изучение необходимо для решения многих задач, в том числе по проектированию и возведению зданий и сооружений.

Основными причинами колебания уровня подземных вод являются метеорологические факторы, гидрогеологические условия, колебания земной коры, производственные и строительные деятельности человека. На режим подземных вод влияют искусственные факторы - возведения плотины, ирригационных сооружений, водозаборов подземных вод, утечка воды из водопроводов и т.д. Возведения зданий, сооружений обычно изменяют гидрогеологические условия участка , приводят к повышению уровня подземных вод, затоплениям подвалов и подземных коммуникаций.

Для наблюдения за режимом уровня подземных вод производится замер глубины их залеганий. Чаще всего это выполняется в период инженерно - геологических изысканий. Необходимо наблюдать за режимом подземных вод во время строительства и в период эксплуатации сооружения (постоянные наблюдения). Для определения залегания уровня подземных вод используются буровые скважины - одиночные или групповые. На основе гидрогеологической съемки и стационарных наблюдений составляются гидрогеологические карты. Одна из них карта гидроизогипс, на которую наносятся поверхности (зеркало) подземных вод.

Гидроизогипсы- линии, соединяющие точки с равными отметками поверхности подземных вод. Карта изопьез – карта поверхности напорных вод. Изопьезы (пьезоизогипс) – линии, соединяющие точки с одинаковыми абсолютными отметками пьезометрического уровня. По карте изопьез можно определить направление движения артезианского потока, величину напора, глубину залегания, пьезометрический уклон и т.д. Карта изобат - карта глубин залегания подземных вод.Гидроизобатаминазываются линии равных глубин, построенных по результатам их замеров по скважинам. Гидрохимические карты - отображают изменения минерализации, химических типов подземных вод, их жесткости, агрессивности и т.д. Цель составления таких карт – оценка качества подземных вод для питьевого и хозяйственного водоснабжения, выявления возможного отрицательного влияния на инженерные сооружения.

Вопросы самоконтроля.

1. Что изучает наука - гидрогеология?

  1. Виды подземных вод?

  2. Химические свойства подземных вод и учет их в строительстве?

  3. Режим подземных вод и учет их в строительстве?

  4. Что называются гидроизогипсами, гидроизопьезами и гидроизобатами?

ЛЕКЦИЯ 7.

Динамика подземных вод.

Основные законы движения подземных вод. Движение воды подразделяется на ламинарные и турбулентные. Ламинарные движения воды подчиняются основному закону фильтрации, установленному французским инженером Дарси. Закон гласит – общее количество воды, фильтрующиеся через поперечное сечение породы в единицу времени, прямо пропорционально размерам этого сечения, падению напора и обратно пропорционально длине фильтрации на данном участке:

где Q– количество воды в единицу времени м3;

Кф- коэффициент фильтрации;

ΔН- падение напора на длине пути фильтрации;

L- длина пути фильтрации потока;

А– площадь поперечного сечения потока м2;

Важной характеристикой водопроницаемости грунтов является коэффициент фильтрации. Существующие методы определения этой характеристики можно подразделить на расчетные, лабораторные и полевые.

Полевые методы определения коэффициента фильтрации (наиболее верные) базируется на изучении зависимости между расходом грунтового потока и понижения уровня воды в толще грунта путем откачки воды из центральной выработки (скважины) и наблюдением за уровнем в остальных скважинах. Коэффициент фильтрации зависит от особенностей породы, коэффициента пористости и изменяется от 5∙104м/ сут для практически водонепроницаемых пород (глины и др.) до 50-500 м/сут. для хорошо водопроницаемых пород (пески средней крупности и т.д.).

Дренажные сооруженияслужат для сбора и отвода поверхностных и подземных вод, а так же для искусственного водопонижения. Дренажные сооружения могут быть горизонтальными (канавы, траншеи открытые или закрытые, галереи), вертикальные (колодцы) и комбинированными. В горизонтальных дренажных сооружениях отток воды происходит самотеком в сторону уклона дна. Дренаж называется совершенным, если дно его достигает водоупорный горизонт. При вертикальном дренаже понижение уровня подземных вод осуществляется с помощью откачек насосами из скважины (колодцев).

Расчет притока воды к дренажным канавампри притоке воды с двух сторон определяется по формуле:

,

где - расход воды, м3/сут;- коэффициент фильтрации, м/сут;- длина канавы, м; Н – мощность водного притока; м h- уровень воды в канаве, м;R– радиус влияния канавы, м.

Расчет притока воды в котлованыопределятся выбором метода из соотношения длины котлована к его ширине. Если соотношение больше, чем 101, то котлован рассматривается как большая горизонтальная дрена (канава). При соотношении меньше, чем 101, то котлован рассматривается как большой колодец, и для расчета принимается формула водопритока к скважине (колодцу).

где Q– расход скважины при откачке, м3/сут;- коэффициент фильтрации, м/сут; Н – мощность грунтового потока, м;h– уровень воды в скважине , м;R– радиус влияния скважины, м;r- радиус скважины, м.

Предварительно определяется условный радиус котлована r0.

где F– площадь котлована, м2.

Подставляя вместов формулу, получим величину водопритока в котлован.

Вопросы для самоконтроля:

  1. Роль подземных вод в строительстве?

  2. Что понимается под коэффициентом фильтрации?

  3. Виды дренажных сооружений?

Трехчленная классификация песчано-глинистых грунтов (по в. В. Охотину)

По гранулометрическому составу крупнообломочные грунты

и пески подразделяют

Разновидность грунтов

Размер зерен, частиц d, мм

Содержание зерен, частиц, % по массе

Крупнообломочные:

валунный (при преобладании не-

окатанных частиц — глыбовый)

Частиц крупнее 200 мм

Свыше 50 %

галечниковый (при неокатанных

гранях — щебенистый)

» 10

» 50

гравийный (при неокатанных

гранях — дресвяный)

» 2

» 50

Пески:

гравелистый

» 2

» 25

крупный

» 0,50

» 50

средней крупности

» 0,25

» 50

мелкий

» 0,10

75 % и свыше

пылеватый

» 0,10

Менее 75

По гранулометрическому составу и числу пластичности IP

глинистые грунты подразделяют

Разновидность глинистых грунтов

Число пластичности IP

Содержание песчаных частиц (2-0,05 мм), % по массе

Супесь:

песчанистая

1 ≤ IP ≤ 7

50 и свыше

пылеватая

1 ≤ IP ≤ 7

Менее 50

Суглинок:

легкий песчанистый

7 < IP ≤ 12

40 и свыше

легкий пылеватый

7 < IP ≤ 12

Менее 40

тяжелый песчанистый

12 < IP ≤ 17

40 и свыше

тяжелый пылеватый

12 < IP ≤ 17

Менее 40

Глина:

легкая песчанистая

17 < IP ≤ 27

40 и свыше

легкая пылеватая

17 < IP ≤ 27

Менее 40

тяжелая

IP > 27

Не регламентируется

По числу пластичности IP глинистые грунты подразделяют

Разновидность глинистых грунтов

Число пластичности IP

Супесь

1 IP 7

Суглинок

7 < IP 17

Глина

IP > 17

По наличию включений глинистые грунты подразделяют

Разновидность глинистых грунтов

Содержание частиц крупнее 2 мм, % по массе

Супесь, суглинок, глина с галькой (щебнем)

От 15 до 25 включительно

Супесь, суглинок, глина галечниковые (щебнистые) или гравелистые (дресвяные)

Свыше 25 до 50 включительно

Трехчленная классификация песчано-глинистых грунтов (по В. В. Охотину)

Название породы

Содержание (в %) частиц различного диаметра (мм)

глинистых (> 0,005)

пылеватых

(0,05-0,005)

песчаных (0,05-2)

Глина тяжелая

> 60

Глина

60-30

Суглинок:

тяжелый

30-20

Больше, чем пы­леватых

тяжелый пылеватый

30-20

Больше, чем пес­чаных

средний

20-15

средний пылеватый

20-15

Больше, чем пес­чаных

легкий

15-10

Больше, чем пы­леватых

легкий пылеватый

15-10

Больше, чем пес­чаных

Супесь:

тяжелая

10-6

Больше, чем пылеватых ­

тяжелая пылеватая

10-6

Больше, чем пес­чаных

легкая

6-3

Больше, чем пы­леватых

легкая пылеватая

6-З

Песок

3

Больше, чем пы­леватых

Песок пылеватый

Больше, чем пес­чаных

Вопрос № 4. Классификация крупнообломочных и песчаных грунтов.

Все крупнообломочные и песчаные грунты по размерам минеральных частиц разделяются на следующие виды в зависимости от содержания в % от общего веса сухого грунта:

Крупнообломочные грунты Валунный грунт (при преобладании Вес частиц крупнее 200 мм составляет

неокатанных частиц – глыбовый) более 50%

Галичниковый грунт (при преобладании Вес частиц крупнее 10 мм составляет

неоакатанных частиц – щебенистый) более 50%

Гравийный грунт (при преобладании Вес частиц крупнее 2 мм составляет

неокатанных частиц –дресвяной) более 50 %

Песчаный грунт

Песок гравелистый Вес частиц крупнее 2 мм составляет

более 25%

Песок крупный Вес частиц крупнее 0,5 мм составляет

более 50%

Песок средней крупности Вес частиц крупнее 0,25 мм составляет

более 50%

Песок мелкий Вес частиц крупнее 0,1 мм составляет

75 % и более

Песок пылеватый Вес частиц крупнее 0,1 мм составляет

Менее 75 %

Для размеров частиц до 0,1 мм разделение грунта по фракциям можно производить ситовым методом. Для выделения фракций частиц меньше 0,1 мм применяют пипеточный или ареометрический методы. Они основаны на зависимости между скоростью падения частиц в свободной воде и размерами частиц.

По результатам зернового состава строят интегральную (суммарную) кривую гранулометрического состава.

На этой кривой определяют размеры частиц, меньше которых в грунте находятся соответственно 10 % и 60 % частиц. По ним определяют коэффициент неоднородности Сu = d60/d10. Если Сu 3, то такие пески называют однородными. Если Сu 3, то такие пески называют неоднородными. Чем больше коэффициент неоднородности, тем грунт устойчивее и плотнее.

%

80

60

10

-3 -2 -1 0 lgd

Минеральные частицы грунта по своим показателям весьма многообразны. Каждая группа пород характеризуется по своим породообразующим минералам. У песчаных грунтов преобладает минерал кварц. Форма частиц кварца близка к шарообразной. По плотности песчаные грунты подразделяются на три группы: плотные, средней плотности и рыхлые в зависимости от пористости и вида песчаных грунтов.

Вопрос № 5. Классификация глинистых грунтов.

В виду большого многообразия глинистых грунтов по минералогическому составу они не разделяются на группы. Основные минералы в глинистом грунте – каолинит (многоугольная форма), мантмориллонит (подвижная кристаллическая решетка), гидрослюды (пластичная форма), аттапульгит (игольчатая форма).

В промышленном и гражданском строительстве глинистые грунты классифицируются по числу пластичности, показателю консистенции и степени морозного пучения.

По числу пластичности (Ip):

  • супеси 0,01 < Ip < 0,07

  • суглинки 0,07 < Ip < 0,17

  • глины 0,17 < Ip

По показателю консистенции (IL):

Супеси:

- текучие IL > 1,0 Cуглинки и глины:

  • твердые IL < 0

  • полутвердые 0 < IL < 0,25

  • тугопластичные 0,25 < IL < 0,50

  • мягкопластичные 0,50 < IL < 0,75

  • текучепластичные 0,75 < IL < 1,0

  • текучие IL > 1,0

В дорожном строительстве применяют более подробную классификацию. Там наименование глинистого грунта устанавливается в зависимости от содержания в грунте фракций песчаных частиц.

Вид

грунтов

Разновидность

грунтов

Содержание

песчаных

частиц в %

по весу

Число

пластичности

Ip

0,25-2 мм

0,05-2,0 мм

Супесь

Легкая крупная

Легкая

Пылеватая

Тяжелая пылев.

50

50

20-50

20

0,01<Ip<0,07

Суглинок

Легкий

Легкий пылев.

Тяжелый

Тяжелый пылев.

40

40

40

40

0,07<Ip<0,12

0,07<Ip<0,12

0,12<Ip<0,17

0,12<Ip<0,17

Глина

Песчанистая

Пылеватая

Жирная

40

40

0,17<Ip<0,27

0,17<Ip<0,27

Ip>0,27

По степени морозного пучения глинистые грунты подразделяются на 5 групп:

  • практически непучинистые,

  • слабопучинистые,

  • среднепучинистые,

  • сильнопучинистые,

  • чрезмерно пучинистые.

Классификация песчаных грунтов по плотности сложения

Разновидность

песков

Коэффициент пористости e

Пески гравелистые, крупные и средней крупности

Пески мелкие

Пески

пылеватые

Плотный

Средней плотности

Рыхлый

< 0,55

0,550,7

>0,7

<0,6

0,60,75

>0,75

<0,6

0,60,8

>0,8

Коэффициент водонасыщения характеризует степень заполнения пор водой и определяется по формуле

, (1.8)

где W – природная влажность грунта, доли единиц; e – коэффициент пористости; – плотность частиц грунта, г/см;– плотность воды, принимаемая равной 1 г/см.

По коэффициенту водонасыщения крупнообломочные грунты и пески подразделяются на следующие разновидности:

малой степени водонасыщения < 0,5;

средней степени водонасыщения от 0,5 до 0,8;

насыщенные водой > 0,8 до 1,0.

Часто при оценке плотности сложения песчаных грунтов используется показатель, называемый относительной плотностью, который определяется по формуле

, (1.9)

где e– коэффициент пористости песчаного грунта в предельно рыхлом состоянии; e– коэффициент пористости грунта в предельно плотном состоянии; e – коэффициент пористости песчаного грунта естественного сложения.

По величине песчаные грунты подразделяются на слабоуплотнённые (рыхлые) приот 0 до 0,33; среднеуплотненные (средней плотности) приот 0,33 до 0,66; сильноуплотнённые приот 0,66 до 1,0.

1.4.3. Пределы и число пластичности

Физико-механические свойства глинистых грунтов целиком зависят от их влажности. При малой влажности глинистые грунты находятся в твёрдом состоянии. С увеличением влажности эти грунты переходят в пластичное состояние, когда изменение формы не вызывает нарушения сплошности грунта. При дальнейшем увеличении влажности грунт переходит в текучее состояние, приобретая свойства вязкой жидкости (рис. 1.6).

Влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее, называется верхним пределом пластичности, или границей текучести . Влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в твердое, называется нижним пределом пластичности, или границей раскатывания .

Диапазон влажности, в котором грунт будет находиться в пластичном состоянии, характеризуется числом пластичности JP и равен разности между верхним и нижним пределами пластичности:

. (1.10)

При влажности, соответствующей , грунт переходит в текучее состояние, а при влажности, соответствующей, теряет свою пластичность.

Влажность на границе текучести определяют с помощью балансирного конуса массой 76 г с углом заострения 30º и меткой на уровне 10 мм от острия. Если этот конус погружается в грунтовую массу до метки за 5 с, то грунт имеет влажность, соответствующую . Влажность на пределе раскатыванияопределяется по влажности раскатываемого жгутика глинистого грунта диаметром 3 мм, который начинает крошиться во время раскатывания.

Число пластичности характеризует содержание глинистых частиц и их свойства (гидрофильность, степень дисперсности). Чем выше содержание глинистых частиц, тем большее количество воды может быть удержано грунтом с сохранением им пластичного состояния. Таким образом, число пластичности позволяет по его значению установить разновидность глинистого грунта.

Классификация глинистых грунтов по числу пластичности и содержанию глинистых частиц приведена в табл. 1.4.

Таблица 1.4

Приложение 3. Классификация крупнообломочных и песчаных грунтов по гост 25100-95 [4]

3.1 По гранулометрическому (зерновому) составу:

Разновидность грунтов

Размер зерен, частиц d, мм

Содержание зерен, частиц,

% по массе

Крупнообломочные:

> 200

> 50

Разновидность грунтов

Размер зерен, частиц d, мм

Содержание зерен, частиц,

% по массе

неокатанных частиц – глыбовый)

> 10

> 50

> 2

> 50

Пески:

> 2

> 25

> 0,50

> 50

> 0,25

> 50

> 0,10

³ 75

> 0,10

< 75

Примечание: Для установления наименования грунта последовательно суммируются проценты содержания частиц: сначала – крупнее 200 мм, затем – крупнее 10 мм и т.д. Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю. При наличии в крупнообломочном грунте песчаного заполнителя более 40 % или глинистого заполнителя более 30 % от общей массы воздушно-сухого грунта, добавляется на­именование вида заполнителя и указывается характеристика его состояния. Вид за­полнителя устанавливается после удаления из крупнообломочного грунта частиц крупнее 2 мм. Например, щебень с заполнителем – супесью пластичной.

3.2 По степени влажности или коэффициенту водонасыщения , д.е. крупнообломочные грунты и пески под­разделяются на:

Насыщенные водой

³ 0,80

Средней степени водонасыщения

0,8 > > 0,5

Малой степени водонасыщения

£ 0,5

3.3 По степени неоднородности гранулометрического состава крупнообломочные грунты и пески подразделяют на:

Однородные

£ 3

Неоднородные

> 3

Приложение 4. Классификация глинистых грунтов по гост 25100-95

4.1 По числу пластичности :

Супесь

0,01 £ £ 0,07

Суглинок

0,07 < £ 0,17

Глина

> 0,17

4.2 По показателю текучести :

Твердые

< 0

Полутвердые

0 £ £ 0,25

Тугопластичные

0,25 < £ 0,50

Мягкопластичные

0,50 < £ 0,75

Текучепластичные

0,75 < £ 1

Текучие

> 1

4.3 По относительной деформации просадочности , д.е. глинистые грунты подразде­ляют на:

Непросадочные

< 0,01

Просадочные

³ 0,01

4.4 По относительной деформации набухания без нагрузки , д.е. глинистые грунты подразделяют на:

Ненабухающие

< 0,04

Слабонабухающие

0,04 < < 0,08

Средненабухающие

0,08 < < 0,012

Сильнонабухающие

> 0,12

4.5 По относительному содержанию органического вещества , д.е. (степени заторфованности) глинистые грунты и пески подразделяют на:

Разновидность грунтов

Относительное содержание органического вещества , д. е.

Глинистые грунты

Пески

С примесью органических веществ

0,05 – 0,10

0,10 – 0,03

Слабозаторфованный

0,10 – 0,25

Среднезаторфованный

0,25 – 0,40

Сильнозаторфованный

0,40 – 0,50

¾

Торфы

> 0,50

Строительная классификация грунтов

Для практики проектирования и постройки фундаментов недостаточно одной классификации грунтов по типам, требуется также более детальная строительная классификация грунтов, принятая в соответствии с ГОСТ 25100—82. Согласно этой классификации, наименование того или иного грунта устанавливается по характеру структурных связей (наличие жестких структурных связей у скальных грунтов и отсутствие таких связей у остальных), гранулометрическому составу и степени его неоднородности, числу пластичности, плотности сложения, относительному содержанию и степени разложения органических веществ, по физико-механическим свойствам и др.

Скальные грунты по пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии Rc, МПа, подразделяют следующим образом:
Очень прочные Rc> 120
Прочные  120≥ Rc > 50
Средней прочности 50≥ Rc> 15
Малопрочные  15≥ Rc >5
Пониженной прочности  5> Rc ≥3
Низкой прочности   .......   3> Rc ≥1
Весьма низкой прочности   Rc <1
Трещины и микротрещины, неизбежные даже в монолитах, уменьшают прочность скальных грунтов. Несущая способность размягчаемых скальных грунтов может снижаться при насыщении их водой. Снижение несущей способности характеризуется коэффициентом размягчаемости ksaf, равным отношению пределов прочности на одноосное сжатие образцов в водонасыщенном и воздушно-сухом состояниях. Скальные грунты, у которых ksaf≥0,75, называют неразмягчаемыми, при ksaf ≤0,75 их относят к размягчаемым. Это преимущественно осадочные грунты с известняковым, гипсовым и глинистым цементирующим веществом.

Некоторые скальные грунты (гипс, известняк) являются неводостойкими (растворяемыми). Вода выщелачивает в них основной материал грунта и цементирующее вещество, в результате чего образуются пустоты, так называемые карстовые полости.

По степени растворимости в воде осадочные сцементированные грунты подразделяют следующим образом:
Растворимость,    г/л
Нерастворимые....... < 0.01
Труднорастворимые   ...... 0,01 — 1
Среднерастворимые...... > 1 —10
Легкорастворимые...... > 10
Возможность использования неводостойких скальных грунтов в основаниях сооружений проверяют в каждом конкретном случае на основе инженерно-геологических исследований.

Крупнообломочные грунты по гранулометрическому составу подразделяют на валунный, глыбовый, галечниковый, щебенистый, гравийный и дресвяный. Тип крупнообломочного грунта устанавливают по табл. 1.1.
При наличии в крупнообломочных грунтах песчаного заполнителя (более 40% общей массы абсолютно сухого грунта) или пылеватого и глинистого заполнителя (более 30%) в наименовании крупнообломочного грунта должно содержаться наименование заполнителя. Состав заполнителя устанавливают после удаления из образца крупнообломочного грунта частиц крупнее 2 мм.

Крупнообломочные и песчаные грунты по степени влажности Sr подразделяют на следующие разновидности:
Маловлажные......  .  .   0< Sr ≤0,5
Влажные.........0,5< Sr ≤0,8
Насыщенные водой......   0,8<Sr≤1,0
Песчаные грунты в зависимости от содержания зерен разной крупности (гранулометрического состава) подразделяют на следующие типы: гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. Тип песка устанавливают по табл. 1.1. С этой целью сначала определяют суммарную массу (в процентах общей массы грунта) всех частиц крупнее 2 мм. Если она превышает 25%, то песок относят к гравелистым; если же эта масса составляет 25% и менее, то определяют массу всех частиц крупнее 0,5 мм и т. д. Наименование грунта принимают по первому удовлетворительному показателю в порядке расположения наименований в табл. 1.1.

Таблица 1.1. Типы крупнообломочных и песчаных грунтов

Грунты Содержание частиц
крупностью, мм % общей массы сухого грунта
Крупнообломочные: валунный (при преобладании неокатанных частиц глыбовый) > 200 > 50
галечниковый (при преобладании неокатанных частиц щебенистый) > 10 > 50
гравийный (при преобладании неокатанных частиц дресвяный) > 2 >50
Песчаные: гравелистые >2 > 25
крупные > 0,5 > 50
средней крупности > 0,25 > 50
мелкие >0,1 ≥75
пылеватые >0,1 <75

По плотности сложения песчаные грунты в зависимости от значения коэффициента пористости е делят на плотные, средней плотности и рыхлые (табл. 1.2).

Песчаные грунты Коэффициент пористости е песков
плотных средней плотности рыхлых
Гравелистые, крупные и средней крупности <0,55 0,55—0,70 >0,70
Мелкие <0,60 0,60—0,75 > 0,75
Пылеватые <0,60 0,60 — 0,80 >0,80

Пылеватые и глинистые грунты подразделяют в строительной практике в зависимости от числа пластичности Ip, %, на супеси (1≤ Ip≤ 7), суглинки (7< Ip ≤17) и глины (Ip > 17). Грунты, для которых Ip <1, относят к песчаным. При наличии в рассматриваемых грунтах крупнообломочных включений выделяют следующие их виды: супесь, суглинок или глина с галькой (щебнем) либо с гравием (дресвой), если содержание (по массе) соответствующих частиц крупнее 2 мм составляет 15— 25%; супесь, суглинок или глина галечниковые (щебенистые) либо гравелистые (дресвяные), если содержание (по массе) соответствующих частиц крупнее 2 мм составляет 25—50%.

По консистенции, характеризуемой показателем текучести IL глинистые грунты подразделяют на следующие разновидности:
Супеси:
твердые......... IL <0
пластичные........ 0 ≤IL ≤l
текучие.......... IL > 1
Суглинки и глины:
твердые.......... IL <0
полутвердые........ 0 ≤IL ≤0,25
тугопластичные....... 0,25 < IL ≤0,50
мягкопластичные....... 0,50< IL ≤0,75
текучепластичные...... 0,75 < IL ≤ 1,00
текучие.......... IL > 1,00
В случае набухания глинистого грунта, замачиваемого до нагрузки, необходимо определять свободное относительное набухание Esw, равное отношению увеличения высоты образца грунта к его начальной высоте. По относительному набуханию без нагрузки Esw выделяют следующие разновидности глинистых грунтов:
Ненабухающие …. Esw <0,04
Слабонабух ающие    . .   . . 0,04 ≤Esw  ≤0,08
Средненабухающие . . .   . 0,08< Esw ≤0,12
Сильнонабухающие .   . . Esw> 0,12
Глинистые грунты могут обладать также просадочностью, характеризуемой относительной просадочностью Esl, определяемой как дополнительное относительное сжатие образца грунта в результате замачивания. По относительной просадочности Esl  различают непросадочные (Esl <0,01) и просадочные (Esl ≥0,01) глинистые грунты.

Лессовые грунты однородны, как правило, отличаются макропористостью, в маловлажном состоянии способны держать вертикальный откос. При замачивании маловлажные лессовые грунты дают просадку, легко размокают и размываются, а при полном водонасыщении могут переходить в плывунное состояние. В зависимости от коэффициента пористости лессовые грунты подразделяют на низкопористые (е≤0,8) и высокопористые (е> 0,8). Илистые грунты имеют влажность, превышающую влажность на границе текучести, и коэффициент пористости е≥0,9. Илы подразделяют на супесчаные (е>0,9), суглинистые (е>1,0) и глинистые (е>1,5). В качестве оснований могут использоваться, как правило, только илы, уплотненные вышележащими напластованиями других грунтов.

2.2. Задания к практическим занятиям по классификациям песчаных грунтов.

Выполнить оценку песчаного грунта по крупности зернового состава, по показателю однородности зернового состава, по плотности сложения и по степени влажности.

Варианты заданий по гранулометрическому составу принять по таблице 2.4. Показатели физических свойств грунтов принять по таблице 1.2.

Таблица 2.4

№ варианта

Содержание в % (по массе) частицу крупностью d, в мм.

>2,0

2,0÷1,0

1,0÷0,5

0,5÷0,25

0,25÷0,1

0,1÷0,05

0,05÷

0,01

0,01÷

0,005

0,005÷

0,001

<0,001

1

2,0

10,0

12,0

32,0

30,0

5,0

4,0

4,0

0,5

0,5

2

1,0

1,0

20,0

25,0

20,0

28,0

3,0

1,5

0,5

0

3

4,0

3,0

20,0

24,0

30,0

10,0

4,0

3,0

2,0

0

4

0,5

1,5

18,0

27,0

18,0

26,0

4,0

3,0

2,0

0

5

0,0

4,5

4,7

16,7

14,0

30,0

20,0

7,5

1,4

1,2

6

1,2

1,3

23,0

28,0

19,2

21,1

2,5

2,0

1,2

0,5

7

0

1,0

3,0

20,0

46,0

20,0

7,0

2,0

1,0

0

8

2,0

10,0

12,0

32,0

15,0

10,0

10,0

8,0

1,0

0

9

5,0

3,0

25,0

27,0

20,0

8,0

8,0

3,0

1,0

0

10

1,0

5,0

15,0

18,0

42,0

12,0

4,0

2,0

1,0

0

11

5,0

5,0

25,0

27,0

18,0

18,0

1,0

1,0

0

0

12

2,0

5,0

10,0

23,0

40,0

6,0

10,0

3,0

1,0

0

13

2,0

5,0

8,0

23,0

44,0

5,0

6,0

6,0

0,5

0,5

14

1,2

5,3

12,0

20,0

39,0

19,0

1,2

0,3

0,8

0,6

15

1,2

5,0

20,0

45,0

15,3

14,5

1,4

0,9

1,7

1,0

16

2,0

3,0

23,0

29,0

39,0

1,0

1,2

0,6

0,9

0,3

17

5,6

12,0

25,3

38,0

14,0

2,0

1,2

0,9

0,6

0,4

18

0

4,9

2,8

9,5

72,0

10,0

0,4

0,2

0

0,2

19

24,6

17,8

12,2

17,0

15,0

10,9

2,3

0,2

0

0

20

12,4

25,8

18,6

19,6

12,1

5,4

3,6

2,1

0,4

0

2.3. Примеры решения задач по оценке классификационных показателей грунтов.

Пример 1. Грунт в природном залегании имеет следующий гранулометрический состав:

в процентах для классификации по крупности

12

17

23

29

39

69

79

89

94

98

100

Размер частиц d, мм

>10

10÷4

4÷2

2÷1,0

1,0÷0,5

0,5÷

0,25

0,25÷

0,1

0,1÷

0,05

0,05÷

0,01

0,01÷

0,005

<0,005

Содержание частиц по массе в % (Mdi)

12

5

6

6

10

30

10

10

5

4

2

процентах для классификации по однородности

100

88

83

77

71

61

31

21

11

6

2

Грунт разработан в карьере. Требуется оценить состав грунта по крупности и однородности, плотности сложения и степени влажности. Физические свойства грунта принимать из примера 1 раздела 1.3.

Решение: Количество глинистых частиц (d<0,005) составляет 2% следовательно грунт сыпучий.

Веса фракций крупнее 2мм: =23%

25%>23%>15%, к названию грунта добавляется с содержанием гравия.

Вес фракций крупнее 0,5мм: =39<50% грунт не относится к крупным пескам.

Вес фракций крупнее 0,25мм: =69%; 69%>50% - песок средней крупности.

Наименование грунта: песок средней крупности с содержанием гравия.

Рассмотрим состояние грунта по однородности масса частиц Md=10% соответствует диаметру (по линейной интерполяции между d=0,05÷0,01) d10==0,042мм.

Масса частиц Md=60% соответствует диаметру (по линейной интерполяции между d=0,5÷0,25) d==0,492мм.

Коэффициент неоднородности =11,7

Полное наименование грунта по гран составу: песок средней крупности с содержанием гравия, неоднородный (неотсортированный).

Коэффициент пористости грунта e=0,662>0,55 – песок средней плотности.

Степень влажности грунта Sz=0,866>0,8 – песок водонасыщенный.

Полное наименование грунта: Песок средней крупности, c содержанием гравия, средней плотности, водонасыщенный, неоднородный (несортированный).

Пример 2. По условиям примера 1 грунт разработан в карьере для его использования требуется отсеять все частицы крупнее 2мм. Какой образуется новый гранулометрический состав песка? Определить наименование грунта по крупности и однородности.

Решение: В одной тонне сухого грунта частиц крупнее 2мм содержится 1000∙(12+5+6) /100=230кг

После отсева вес оставшейся фракции составит 1000-230=770кг, соотношение содержания по массе фракций остаются неизменным. Тогда вновь образованная грунтовая смесь будет соответствовать 100%, а содержание каждой фракции изменится в 100/(100-23)=1,2987=1000\770;

в процентах для классификации по крупности

7,79

20,78

59,74

2,73

85,72

92,21

97,4

100

Размер частиц d, мм

2÷1,0

1,0÷0,5

0,5÷

0,25

0,25÷

0,1

0,1÷

0,05

0,05÷

0,01

0,01÷

0,005

<0,005

Содержание частиц по массе в % (Mdi)

7,79

12,99

38,96

12,99

12,99

6,49

5,19

2,60

процентах для классификации по однородности

100

92,21

79,22

40,26

27,27

14,28

7,79

2,60

Очевидно что Md<0,005>2% необходимо отметить увеличение глинистости песка и приближение его свойств к свойствам супесей. В грунте содержится пылеватый фракции (d=0,05÷0,005) 11,68% а песчаный 85,72, что позволяет оценивать грунт песок средней крупности (Md≥0,25=59,74%) с содержанием глины (Md≤0,005>2%).

Полное наименование грунта: песок средней крупности с содержанием глинистого материала.

Kн=0,377/0,024=15,7>10 грунт неоднородный (не отсортированный)

Грунт – песок средней крупности с содержанием глинистого материала, неоднородный (не отсортированный). Грунт стал еще более неоднородным чем до отсева крупных зерен.

Пример 3. Для уменьшения глинистости и увеличения однородности грунта рассмотренного в примере 2.1. выполнена его промывка в сите крупностью ячеек 0,1мм. Эффективность промывки оценивается опытным путем и составила 50%. Оценить гранулометрический состав грунта после промывки и дать его наименование.

Решение: Количество частиц в грунте с размером менее размеров ячейки сита составляет Md<0,1=2+4+5+10=21% по массе.

При эффективности промывки 50% количество удаляемых частиц составит:

Md<0,1=21.0,5=10,5%

После промывки на сите останется 89,5% по массе от первоначальной массы сухого грунта. Тогда при одинаковом количественном соотношении оставшихся фракций их удельная доля увеличится в 100/89,5=1,1173раза.

Фракции, содержание которых уменьшилось

Размер частиц d, мм.

>10

10÷4

4÷2

2÷1,0

1,0÷0,5

0,5÷

0,25

0,25÷

0,1

0,1÷

0,05

0,05÷

0,01

0,01÷

0,005

<0,005

Содержание частиц по массе в % (Mdi)

13,41

5,59

6,70

6,70

11,17

33,52

11,17

5,59

2,79

2,23

1,13

Полученный состав грунта отличается меньшей глинистостью по сравнению с исходным. Наименование грунта по крупности – песок средней крупности.

Md>0,5=21.0,5=43,57%; Md>0,25=77,09%>50%

По однородности:

Md=10% точка расположенная между фракциями d≤0,1мм и d≥0,05мм.

Md=60% точка расположенная между фракциями d≤1мм и d≥0,5мм.

Kн=0,66/0,08=8,25>3

Однородность грунта увеличилась, однако он остался неоднородным. Полное наименование нового состава: песок средней крупности, неоднородный (плохо отсортированный).

Пример 4. Грунт примера 1 разработан в карьере, и по гран составу является песком средней крупности. Для использования его для строительных целей требуется песок крупный или гравелистый. Определить величину добавки гравийного материала ≥2мм к песку добытому в карьере.

Решение: По классификационным признакам для строительных целей к гравелистым относятся грунты с содержанием зерен d>2мм более 25% по массе . В грунте из карьера для перевода грунта в гравелистый требуется добавить крупных зерен>2% принимается добавка =100кг на 1000кг песка из карьера .

Гранулометрический состав нового грунта изменится, содержание фракций d≤2мм песчаного грунта из карьера уменьшится в 1100/1000=1,1 раза.

Размер частиц d, мм

>2

2÷1,0

1,0÷

0,5

0,5÷

0,25

0,25÷

0,1

0,1÷

0,05

0,05÷

0,01

0,01÷

0,005

<0,005

Содержание частиц по массе в % (Mdi)

30,01

5,45

9,09

27,27

9,09

9,09

4,55

3,63

1,82

процентах для классификации по однородности

100

69,99

64,54

55,45

28,18

19,09

10

5,45

1,82

в процентах для классификации по крупности

30,01

35,46

44,55

71,82

80,91

90,00

94,55

98,18

100

По содержанию зерен d>2мм грунт гравелистый, а по содержанию зерен d>0,5мм() грунт не является крупным. Строительные свойства полученного грунта будут определятся как песка средней крупности неоднородного (Кн=7,5).

Для обеспечения строительных свойств грунта на уровне гравелистого песка он должен также удовлетворять требованиям песка крупного (). В исходном грунте содержание зеренd>0,5мм составляло 39%. Требуемая величина добавки зерен d>2мм составляет (от массы песка добытого в карьере).

Гранулометрический состав нового грунта при , будет получен из массы существующих фракцийd2мм путем деления на коэффициент 1,25.

Размер частиц d, мм

>2

2÷1,0

1,0÷

0,5

0,5÷

0,25

0,25÷

0,1

0,1÷

0,05

0,05÷

0,01

0,01÷

0,005

<0,005

Содержание частиц по массе в % (Mdi)

38,4

4,8

8

24

8

8

4

3,2

1,6

процентах для классификации по однородности

100

61,6

56,8

48,8

24,8

16,8

8,8

4,8

1,6

в процентах для классификации по крупности

38,4

43,2

51,2

75,2

83,2

91,2

95,2

98,2

100

Наименование грунта: песок гравелистый, неоднородный (Кн=1,667/0,058=29).

About Author


admin

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о