Классификация грунтов в строительстве

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

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

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

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

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

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

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

Подгруппа – по
происхождению и условиям образования

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

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

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

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

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

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

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

Скальные грунты
подразделяют по степени выветрелости
на:

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

— выветрелые –
сильно раздробленные, состоящие из
мелких кусков.

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

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

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

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

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

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

Геомаркетинг » Использование электроразрядной технологии для преобразования слабых дисперсных грунтов

“Геотехника”, том X, № 1-2/2018

Авторы: Абрамова Т.Т.

АННОТАЦИЯ

Для обеспечения безопасности при строительстве различных объектов в условиях тесной городской застройки в последнее время в России все чаще используют электроразрядную технологию. Эта технология основана на применении мощных электрических разрядов в грунтах как средства возбуждения ударных волн и импульсов высокого давления. Устройство свай по такой технологии заключается в том, что в скважине, заполненной жидкой бетонной смесью, производят электрические взрывы с определенной частотой. Каждый электровзрыв в бетонной смеси порождает волны давления и послевзрывную расширяющуюся полость (камуфлетная полость), воздействующие на стенки скважины. Камуфлетная полость сразу же заполняется цементным раствором. После взаимодействия цементного раствора со слабым дисперсным грунтом (песок, суглинок, лесс) создается уплотненная зона грунтоцемента. За счет электровзрыва происходит удаление избыточной воды из уплотненной зоны. Кроме этого, применение этой технологии позволяет достичь более высокой степени упрочнения дисперсных грунтов в связи с повышенной проникающей способностью цементного раствора. Прочность грунтов может возрастать в 1,5–2 раза. Использование электроразрядной технологии приводит к существенному изменению физико-механических свойств слабых грунтов вокруг сваи, повышению их плотности, уменьшению влажности, увеличению угла внутреннего трения, что в совокупности приводит к повышению (в 2,5–3 раза) несущей способности сваи и грунта. Использование геофизических методов контроля позволяет на разных этапах проведения работ изучать динамику набора прочности и однородности грунтового массива, преобразованного с помощью электрических разрядов.

глины

Статьи из журнала

Оценка взаимного влияния подземных сооружений метрополитена при строительстве и эксплуатации

“Геотехника”, том X, № 1-2/2018

Авторы: Лебедев М.О., Романевич К.В., Басов А.Д.

АННОТАЦИЯ

Одним из основных источников техногенного риска для сооружений метрополитена являются негативные последствия освоения подземного пространства города. Строительство новых подземных, а также наземных сооружений оказывает влияние на действующие тоннели. Это влияние зависит от …

Особенности использования результатов лабораторных испытаний для проведения геотехнических расчетов

“Геотехника”, том X, № 1-2/2018

Авторы: Тер-Мартиросян А. З., Сидоров В.В., Ермошина Л.Ю.

АННОТАЦИЯ

В настоящее время численные методы расчетов, которые реализованы в большом количестве программных комплексов, широко применяются в геотехнической практике. Определение входных параметров грунта очень важно и необходимо для отражения реальной работы основания геотехнических …

Особенности моделирования процессов ползучести при решении практических задач геотехники

“Геотехника”, том X, № 1-2/2018

Авторы: Сидоров В.В., Соболев Е.С.

АННОТАЦИЯ

В настоящее время все большее количество численных расчетов ведется с использованием современных моделей грунта для описания сложных процессов, имеющих место быть в основании. Один из таких процессов — развитие ползучести, которая …

Dispersive Soils — Structville

Когда силы отталкивания между частицами глины в почве превышают силы притяжения, происходит дефлокуляция, в результате чего частицы сопротивляются друг другу и образуют коллоидные суспензии в присутствии относительно чистой воды. Такие почвы называются дисперсными. С точки зрения борьбы с эрозией существует определенная пороговая скорость, ниже которой проточная вода не размывает недиспергированную почву. Только вода, текущая с определенным количеством эрозионной энергии, может разделить отдельные частицы, которые в противном случае слипаются друг с другом.

Напротив, дисперсный грунт не имеет пороговой скорости, потому что частицы коллоидной глины остаются во взвешенном состоянии даже в стоячей воде, что делает эти грунты чрезвычайно склонными к эрозии и образованию труб. За исключением возможности того, что почвы с содержанием глинистых частиц менее 10% могут не иметь достаточного количества коллоидов для поддержания дисперсионных трубок, заметных различий между глинистыми фракциями дисперсных и недисперсных почв нет. Дисперсные почвы имеют концентрацию глинистого материала от умеренной до высокой.

По сравнению с обычными грунтами дисперсные грунты имеют более высокую концентрацию растворенных солей (до 12%) в поровой воде. Частицы глины встречаются в виде агрегатов и покрытий вокруг частиц ила и песка в почвах с высоким содержанием солей, в результате чего почва флоккулируется.

Когда в поровой воде присутствуют свободные соли, коэффициент адсорбции натрия (SAR) используется для оценки вклада натрия. Коэффициент адсорбции натрия (SAR) отражает долю ионов натрия в общем количестве ионов кальция и магния в воде и определяется как:

SAR = [Na ⁺ ] / [(Ca ²⁺ + Mg ²⁺ )/2] ^0,5

с единицами измерения, выраженными в мэкв/л насыщенного экстракта.

Обменные ионы в слоях адсорбированных глинистых частиц коррелируют с концентрацией электролита в поровой воде. Тип присутствующих глинистых минералов может оказывать влияние на эту взаимосвязь в дополнение к значению pH. В результате она не всегда постоянна. Значение SAR более 10 было расценено Гербером и Хармсом как показатель дисперсных почв (19).87), от 6 до 10 считалось умеренным, а менее 6 считалось недисперсионным.

Ключевым химическим фактором, определяющим дисперсионное поведение в почвах, является доступность обменного натрия. В терминах процентного содержания обменного натрия (ESP) это выражается следующим образом:

ESP = обменный [(Na)/(Ca + Mg + K + Na)] x 100

, где единицы выражены в мэкв/100 г высушенной глины.

Elges (1985) предложил пороговое значение 10% ESP, выше которого почвы, свободные соли которых вымыты просачиванием достаточно чистой воды, подвержены диспергированию. Значения ESP, превышающие 15%, указывают на очень дисперсные почвы (Bell and Maud, 1994). Было обнаружено, что при значениях ЭСП 6% и ниже те, у которых низкие значения катионного обмена (15 мэкв/100 г глины), абсолютно недиспергируют. Подобно этому, почвы с высокими числами емкости катионного обмена и индексом пластичности выше 35% набухают до такой степени, что дисперсия незначительна.

Ни на один тест нельзя полностью полагаться для обнаружения дисперсных почв, несмотря на то, что для их идентификации применялось несколько специализированных тестов (Bell and Maud, 19).94).

Для их классификации можно использовать физические и химические испытания. Первый включает в себя точечный тест, модифицированный ареометр или тест на коэффициент мутности, дисперсионный тест или тест с двойным ареометром и тест на крошку. Крафт и Акчарди (1984) обнаружили, что тесты на точечные отверстия и крошки иногда давали противоречивые результаты для одних и тех же образцов почвы.

Затем Gerber и Harmse (1987) продемонстрировали, что, когда свободные соли присутствуют в растворе в поровой воде, как это часто бывает в почвах, насыщенных натрием, тест на крошку, тест с двойным ареометром и тест с точечным отверстием не работают. для выявления дисперсных грунтов.

Дисперсные грунты в строительстве

Дисперсные грунты использовались при строительстве земляных дамб, что приводило к серьезному повреждению трубопроводов насыпей (Bell and Maud, 1994). После ливня на земляных насыпях могут образоваться глубокие овраги, вызванные сильными эрозионными повреждениями. Небольшие утечки воды мутного цвета из земляной дамбы после первоначального заполнения резервуара являются признаками трубопровода.

Существует риск обрушения плотины в результате быстрого расширения труб. Дисперсионная эрозия может быть вызвана первоначальной просачиванием через земляную дамбу в регионах с более высокой проницаемостью почвы, особенно в местах, где уплотнение может быть не столь эффективным, например, вблизи трубопроводов, у бетонных конструкций и на границе раздела фундамента; или трещинами высыхания, дифференциальными трещинами осадки или трещинами, вызванными гидравлическим разрывом пласта.

Во многих местах, где присутствуют дисперсные грунты, часто нет другого экономически жизнеспособного варианта, кроме как использовать эти грунты для строительства земляных дамб. Опыт показывает, что земляная плотина должна быть достаточно безопасной, даже если она построена из дисперсных грунтов, при условии тщательного строительного контроля и наличия фильтров.

Содовые и дисперсные почвы

Согласно Vacher et al. (2004), в дисперсных почвах, которые обычно содержат более 6,0% обменного натрия, чаще всего происходит туннельная эрозия (ESP). В прошлом эти почвы могли называться осолоделыми, солонцами или осолоделыми – солонцами (Дойл, Хабракен, 19).93). Эти почвы известны как натриевые почвы или Sodosols (Isbell, 2002). Натриевые или дисперсионные слои почвы могут также присутствовать в других типах почв, включая Vertosols, Kurosols и Kandosols.

Дисперсия – это процесс, при котором отдельные пластинки глины отделяются от агрегата, когда натриевая почва вступает в контакт с несоленой водой. Молекулы воды втягиваются между пластинами глины, в результате чего глина набухает до такой степени, что они отделяются от агрегатов.

Небольшие агрегаты «растворяются» в молочное кольцо или ореол, когда их помещают в чашку с дистиллированной водой. Глиняные пластинки, которые были выброшены из глинистого агрегата, составляют это молочное кольцо. Дисперсные тромбоциты часто настолько малы, что постоянно находятся во взвешенном состоянии, что объясняет, почему плотины из дисперсных глин никогда не оседают и постоянно имеют «мутный» или «молочный» вид.

Даже несмотря на то, что натриевые почвы имеют тенденцию к рассеянию, важно признать, что не все натриевые почвы рассеиваются, и не все дисперсные почвы являются натриевыми (Sumner, 1993). В то время как органическое вещество, минералогия глины, кислотность и высокое содержание железа могут препятствовать диспергированию натриевых почв (ESP > 6%), такие факторы, как ил и высокое содержание магния, могут стимулировать диспергирование ненатриевых почв (ESP 6%) (Raine и Loch, 2003; Ренгасами, 2002).

Несмотря на ЭСП менее 6,0%, деградированные куросоли в южной Тасмании, как известно, обладают дисперсионным характером. Кроме того, до тех пор, пока соль не будет вымыта из почвенного профиля, обычно после подповерхностного дренажа, засоленные почвы, которые также являются натриевыми, не рассеиваются и не ведут себя как натриевые почвы (Rengasamy and Olsson, 19).91).

Натриевые почвы набухают, но обычно не растворяются в воде с умеренной концентрацией электролитов (соленой) или слегка соленой. Глинистые пластинки не разрушены. Соли в почвенной воде снижают осмотический градиент между внешними и внутренними пластинами глины, предотвращая последнюю стадию набухания, которая в противном случае привела бы к диспергированию (Нельсон, 2000). Одним из наиболее важных средств защиты от овражной эрозии и эрозии почвы, которыми обладают натриевые почвы, является сохранение солей в почвенной воде.

Каталожные номера

[1] Bell F.G. и Мод Р.Р. (1994): Дисперсные почвы: обзор с точки зрения Южной Африки. Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology 27:195-210
[2] Craft D. и Acciardi R.G. (1984): Отказ анализа поровой воды на дисперсию, Journal, Geotechnical Engineering Division, ASCE , Vol. 110, № 4, апрель 1984 г.
[3] Дойл Р. и Хабракен Ф.М. (1993): Распространение натриевых почв в Тасмании. Австралийский журнал почвенных исследований 31 (6), 931-947.
Elges, HFWK (1985) «Дисперсные почвы: проблемные почвы в Южной Африке — современное состояние», Инженер-строитель в Южной Африке, 27(7):347-349.
[4] Гербер, Ф. А. и Хармс, Х. Дж. фон М. (1987): Предлагаемая процедура идентификации дисперсных почв с помощью химических испытаний. T Инженер-строитель в Южной Африке , 29:397-399.
[5] Исбелл Р.Ф. (2002): «Классификация почв Австралии». Серия руководств по обследованию почв и земель Австралии, том 4 (издательство CSIRO: Collingwood, Vic.).
[6] Нельсон П.Н. (2000): Диагностика и управление натриевыми почвами под сахарным тростником, публикации BSES.
[7] Рейн С.Р. и Лох Р.Дж. (2003): Что такое натриевая почва? Выявление и варианты управления строительными площадками и нарушенными землями. В «Дороги, строения и почвы в юго-восточном Квинсленде, 29-30th» (Департамент главных дорог, Квинсленд).
[8] Ренгасами П. (2002): Глинистая дисперсия, Физические измерения и интерпретация почвы для оценки земли, Серия руководств по исследованию почв и земель в Австралии, Том. 5, Эдс Маккензи Н., Коглан К. и Кресуэлл Х., стр. 200–210. Издательство CSIRO, Коллингвуд, Виктория.
[9] Ренгасами П. и Олссон К.А. (1991): Натрий и структура почвы. Австралийский журнал почвенных исследований 29:935-952
[10] Самнер М.Е. (1993): Натриевые почвы: новые перспективы. Australian Journal Soil Research 31:683 – 750.
[11] Vacher C.A., Loch R.J. и Рейн С.Р. (2004): Идентификация и обращение с дисперсными отходами. Заключительный отчет для Австралийского центра экологических исследований горнодобывающей промышленности, Кенмор, Квинсленд.

Дисперсные грунты | Подробное объяснение

2 августа 2021 г. от Civillearners

Дисперсия в почве происходит, когда силы отталкивания между частицами глины превышают силы притяжения, что приводит к дефлокуляции, поэтому в присутствии относительно чистой воды частицы отталкиваются друг от друга.

В необработанных грунтах существует определенная пороговая скорость, не приводящая к эрозии проточной водой. Отдельные частицы прилипают друг к другу и удаляются проточной водой с определенной силой размыва.

Напротив, дисперсные грунты не имеют порога, частицы коллоидной глины находятся во взвешенном состоянии даже в спокойной воде и, следовательно, эти грунты более подвержены эрозии и заносу .

Дисперсные грунты содержат от умеренного до высокого содержания глинистого материала, но существенных различий в глинистых фракциях дисперсных и недисперсных грунтов нет, за исключением того, что почвы с содержанием глинистых частиц менее 10% могут не иметь достаточного количества коллоидов для поддержания дисперсионных трубопровод.

Рассыпные почвы имеют более высокое содержание (до 12%) растворенного натрия, чем обычные почвы. Частицы почвы в почвах с высоким содержанием соли имеют тенденцию слипаться и покрывать частицы ила и песка, и почва всплывает.

Почвы для размножения обычно встречаются в полузасушливых регионах, где годовое количество осадков составляет менее 860 мм (Bell and Walker, 2000). Для данной коррозионной жидкости граница между флоккулированным и дефлоккулированным состояниями зависит от значения коэффициента поглощения натрия .

Коэффициент адсорбции натрия, SAR, используется для количественной оценки роли натрия, когда свободные соли присутствуют в поровой воде, и определяется как:

SAR = Na/0,5 (Ca+Mg)

единицы, выраженные в миллисекундах на литр. Существует связь между плотностью порового водно-электролитного раствора и обменными ионами в поглощающих слоях почвенного слоя.

Это соотношение зависит от значения pH и может зависеть от типа присутствующих в почве минералов. Поэтому он не стабилен. Гербер и Хармс (1987) рассматривал значение SAR как индикатор более чем 10 дисперсных почв, промежуточных значений между 6 и 10 и менее 6.

Однако Aitchison and Wood (1965) рассматривали дисперсию почвы за пределами SAR2. Рассеивающая эрозия зависит от минералогии и химии почвы, с одной стороны, и солей, растворенных в лунке и воде, с другой.

Присутствие взаимозаменяемого натрия является основным химическим фактором, влияющим на поведение глины. Процент обменного натрия, выраженный в ESP:

ESP = емкость обменного натриевого/катионного обмена x 100

Единицы вводятся в мех. / 100 г сухой почвы. Почвы выше предела ESP 10 выделяют свои свободные соли из разливов относительно чистой воды и подлежат рассеиванию. По данным Гербера и Хармса (1987), почвы со значениями ESP выше 15% более распространены.

С другой стороны, почвы с низким значением катионного обмена (15 мэкв/100 г глины) не являются диспергирующими при значениях ESP 6% или ниже. Почвы с высокими значениями емкости катионного обмена и индексом пластичности более 35% набухают до такой степени, что дисперсия незначительна.

Высокие значения ESP и потенциал трубообразования могут существовать в почвах, в которых глинистая фракция состоит в основном из смектитовой и других глин в соотношении 2:1. Некоторые незаконные почвы очень дисперсны. Высокие значения ЭСП и высокая диспергируемость обычно не характерны для глин, состоящих в основном из каолинита .

Также смотрите:

Другим свойством, определяющим возможность дозирования глин, является общее содержание растворенных солей, TDS, в поровой воде.

Другими словами, чем ниже содержание растворенных солей в поровой воде, тем выше восприимчивость к диффузии насыщенных натрием почв. Шерард и др. (1976) Для этой конкретной цели общее количество растворенных солей составляет миллиэквивалентов на литр общего содержания кальция, магния, натрия и калия.

Они разработали диаграмму, на которой содержание натрия выражается в процентах от TDS и отображается в зависимости от TDS для определения дисперсии почв (рис. 5.7а). Однако Kraft и Axiardi (1984) показали, что эта диаграмма в целом плохо согласуется с результатами физических обследований .

Кроме того, Белл и Мод (1994) показали, что использование дисперсионных полос для изоляции дисперсных почв не доказало свою надежность в Натале, Южная Африка. Там для определения эффективности дисперсии используется диаграмма, неоднократно разработанная Гербером и Хармсом (19).87).

Внутренняя эрозия дисперсного грунта приводит к образованию труб и внутренних полостей на склонах.