Грунт: виды грунтов. Характеристики грунтов. Свойства грунтов

Грунт: виды грунтов. Характеристики грунтов

Многие привыкли воспринимать почву именно в том виде, в каком она представлена сейчас. Однако природа миллионы лет занималась её формированием. Изначально поверхность представляла собой горную породу. Со временем она подвергалась эрозии, влиянию дождя и минералов. Останки первых и последующих растений обогащали почву гумусом. Благодаря этим метаморфозам верхний слой увеличивался, становясь лучше по составу и структуре. По геологическим причинам механические и химические характеристики разнятся на всей поверхности. Грунт - почва, всё разнообразие горных пород, техногенные образования. Всё это на протяжении длительного времени было объёктом инженерной и хозяйственной деятельности человека.

Классификация

Существует несколько основных разновидностей грунта. К ним, в частности, относят:

• Монолитный скальный и полускальный с жёсткими структурными связями.
• Дисперсный, раздельно-зернистый без прочных структурных соединяющих. Связные – глинистые, несвязные – крупнообломочные.

Применяется грунт при сооружении основания зданий, в инженерных конструкциях, а также в покрытии дорог, насыпях и плотинах. Хорошо подходит для создания подземных каналов: тоннелей, хранилищ и прочего. Почвоведение – наука, областью изучения которой является грунт.

Виды грунтов и их свойства

Для постройки надёжного фундамента необходимо учитывать физические качества почвы, которая находится в основании. Основную информацию содержит таблица грунтов. Перед началом работ должен быть осуществлён расчёт сопротивления земли. При оценке его технической пригодности должны быть рассмотрены такие аспекты, как:

1. Однородность состава.
2. Во внимание должен быть взят и коэффициент трения частей массы грунта друг о друга.
3. Максимальное количество поглощения воды, а также начальное её наличие.
4. Способность грунта удержать поглощаемую им жидкость, несмотря на приложенные усилия для её удаления.
5. Размываемость и растворимость в воде, сжимаемость, разрыхляемость, пластичность и им подобные характеристики.
6. Сцепление, а также форма и размер частиц. В данном случае подразумевается прочность связей, которыми обладает грунт.

Виды грунтов разделены на две большие категории, которые различны между собой по строению, физическим свойствам и способам разработки. Также подразумеваются промежуточные группы скалистых разрушенных пород. Они состоят из несвязанных между собой или соединённых посторонними примесями камней. Последние носят название конгломератов.

Рыхлые структуры

В этой группе состоят песчаные типы грунтов, которые при высыхании не теряют своего объёма. В чистом виде они имеют почти незначительную связь между частицами. Также сюда включают и глину. Она способна увеличивать свои объемы при намокании и в зависимости от влажности может обладать хорошей связностью. Пески не обладают пластичностью. После применения силы они мгновенно сжимаются, но не сохраняют придаваемой им формы. А вот глина очень легко поддаётся видоизменению. Она под воздействием внешней силы довольно медленно, но сильно сжимается.

Скальные структуры

Это сцементированные и спаянные между собой породы. Внешне эти структуры представляют собой сплошной массив или трещиноватый слой. Насыщенные водой, они показывают высокий процент прочности при сжатии. Эти структуры легко растворимы и размягчимы в воде. Они хорошо подходят в качестве основы для фундамента благодаря своей прочности, стойкости к сжатию и морозам. Несомненным преимуществом этих структур является также и то, что для них не требуется дополнительного вскрытия и заглубления.

Конгломераты и нескальные структуры

Большую их часть составляют нескреплённые кристаллические и осадочные крупнообломочные породы. Эти структуры способны выдержать постройки в несколько этажей. На этих грунтах осуществляют закладку ленточного фундамента, глубина которого не меньше половины метра. На территории РФ находится достаточно много разновидностей наскальных структур, которые имеют самые разнообразные физические свойства.

Сыпучая структура

Следует сказать, что грунт-песок считается достаточно распространенной структурой. Что собой представляет эта категория? В состав грунта входит сыпучая смесь зернового кварца, а также других материалов, которые появились из-за выветривания частиц горных пород очень небольшого размера. Эти структуры разделены на несколько подгрупп. Это, в частности, гравелистые, средние и крупные, пылеватые породы. Все указанные структуры легко подвергаются разработке, отличаются высокой водопропускаемостью, под давлением хорошо уплотняются. При укладке песка равномерным слоем по плотности и объёмам можно заложить хорошую основу для последующего строительства. Использование максимальных его характеристик произойдёт в том случае, если уровень промерзания располагается выше подземных вод. Всё это зависит от особенностей региона, в котором происходит строительство. Сжатие песка происходит в короткий срок, а значит, осадка такой структуры не потребует много времени. Ее крупность прямо пропорциональна способности выдерживать нагрузки. Размер частиц пылевого песка варьируется от 0,005 до 0,05 мм. Он не будет хорошим основанием для постройки, поскольку плохо справляется с высокими нагрузками. Песчаный грунт способен проседать под давлением. Также он почти не промерзает и легко пропускает воду. Если фундамент базируется на такой почве, то он должен закладываться на глубине, не превышающей 70 см, но не менее сорока сантиметров.

Пластичные структуры. Подкатегории

Пластические характеристики грунтов позволяют разделить их на несколько подгрупп. Рассмотрим основные из них. Сыпучие структуры, в содержании которых 5–10% глины, называются супесями. Некоторые из них при разбавлении с водой становятся текучими, сходными с жидкостью. Из-за этого такой грунт ещё называется плавуном. Такие структуры непригодны для основания фундаментов. Суглинки в своём составе имеют от 10 до 30% глины. Бывают они лёгкие, средние и тяжёлые. Указанные показатели обеспечивают промежуточное положение таких грунтов между глиной и песком.

Природный материал для фундамента

Физические характеристики грунтов имеют большое значение в строительстве сооружений. Далеко не на каждой горной породе можно возвести здание. В отличие от сыпучей структуры, глина имеет высокую сжимаемость. При этом под нагрузкой процесс уплотнения довольно медленный. Соответственно, и осадка зданий на таком грунте займёт больше времени. Комбинированные слои грунта - из горной породы и сыпучей структуры - не имеют сопротивляемости к разжижению. Из-за этого у них низкая несущая способность. В состав грунта входят мельчайшие частицы, размер которых не превышает 0,005 мм. В этой структуре содержится также небольшое количество сыпучих частиц. Глина легко поддаётся сжатиям и размывке. Слежавшаяся в течение многих лет, эта структура послужит отличным основанием для закладки фундамента дома. Однако здесь существует ряд оговорок, ведь в природном состоянии глину практически невозможно встретить сухой.

Мелкая структура породы способствует образованию капиллярного эффекта. Он приводит к постоянному влажному состоянию глины. Но недостаток такого рода структуры не в её влажности, а в неоднородности. Она плохо пропускает воду. Из-за этого жидкость распространяется через различные грунтовые примеси. При низких температурах глина начинает примерзать к постройке, что приводит к её вспучиванию. Это способствует поднятию фундамента. Влажность глины неравномерна. В свою очередь, это значит, что подниматься она будет в каждом месте по-разному. Всё это приводит к разрушению здания. В некоторых местах сильнее, в других незначительно, но по всей поверхности на фундамент воздействует грунт. Виды грунтов, в зависимости от свойств, влияют на фундаменты по-разному.

Макропористые структуры

Это отдельная категория, которую образуют глинистые грунты. Свое название макропористых они получили благодаря наличию крупных промежутков между частицами. Поры видны даже невооруженным глазом. При рассмотрении можно увидеть, что они существенно превышают скелет грунта. К этой структуре относятся лёссовые породы. В их составе присутствует более 50% пылевидных частиц. Эти структуры имеют широкое распространение на юге России и Дальнем Востоке. Под влиянием влаги такая порода размокает и теряет устойчивость. Если начальная стадия глинистых грунтов формировалась ввиду структурных осадков в воде, в которых присутствовали микробиологические процессы, то она называется илом. Они чаще всего встречаются в болотистых и заболоченных местах и в зоне торфоразработок. Если основание возводится на территории, на которой велика вероятность наличия лессовых и илистых грунтов, то следует принять необходимые меры по укреплению постройки.

Определение консистенции на участке

Структура глинистых грунтов определяется при разработке лопатой визуально. Например, к инструменту будет прилипать пластичная смесь. Совершенно по-другому себя будет вести твёрдый грунт. Виды грунтов определяются с помощью скатывания их в шнур или растирания ладонями. Так можно оценить их пластичность. Глинистые грунты хорошо сжимаются, размываются и вспучиваются при замерзании. Эти структуры являются одними из самых привередливых и неблагоприятных для возведения фундамента. На такой местности основание должно быть заложено на всю глубину промерзания. Оценка почвенного состава на участке выполняется посредством лейки. Зафиксируйте время поглощения воды с поверхности. Если впитывание происходит в течение секунды, то структура каменистая или песчаная. Довольно быстро принимает воду и влажная торфянистая порода. А вот на поверхности глинистого грунта жидкость задерживается.

После этого наберите немного промоченного слоя и сожмите его в ладони. Если структура распалась на крупинки или просочилась сквозь пальцы, то это каменистая или песчаная порода. Глина легко поддаётся сжатию и зафиксируется в форме комочка. По ощущению она довольно скользкая. Если почва кажется мыльной, шелковистой и не так сильно сжимается, то, скорее всего, она илистая или суглинистая. Торфянистая структура схожа с губкой.

Как определить структуру в домашних условиях?

Полная столовая ложка почвы помещается в стакан с чистой водой. Её необходимо перемешать и оставить. Спустя несколько часов можно увидеть результат. Если на дне слоистый осадок, а сама вода относительно чиста, то вы добавили суглинистый грунт. Песок, камни на донышке и чистая жидкость – это уже другая структура. Скорее всего, это горная порода. В частности, это может быть песчаная или каменистая почва. Сероватая вода и белесые крупинки характеры для известняковой структуры. Торфянистая почва сделает воду мутной. На поверхности при этом будут плавать тонкие и лёгкие фрагменты, а на дне появится небольшой осадок. Если в воде глинистый и илистый грунт, то она помутнеет. При этом на дне образуется тонкий осадок.

Уровень рН

Почва может подразделяться в зависимости от степени кислотности. Так, по показателю рН структуры бывают слабокислотные, нейтральные или слабощелочные. У последних уровень кислотности грунта варьируется от 6,5 до 7,0. Он отлично подходит для садовых растений, в том числе овощей, способствует более быстрому их росту и развитию. Кислотный грунт имеет показатели от 4,0 до 6,5, а вот от 7,0 до 9,0 – это уже щелочная структура. Помимо указанных, есть и крайние точки шкалы - от 1 до 14, однако в практике европейского садоводства они практически не встречаются. Знание этих данных необходимо для верного подбора растений на посадку. Кислотность почвы можно снизить за счёт смешения структуры с известью. Повысить уровень рН помогут органические кондиционеры. Однако последний процесс отличается довольно высокой стоимостью. В связи с этим на участках с щелочной почвой можно выращивать ацидофилы в контейнерах и кадках, которые наполнены кислой структурой.

Выращивание растений

При выборе грунта для насаждений необходимо сделать акцент на такие моменты, как:

• Область его применения. Существует грунт для цветов, рассады, а также садовый и универсальный. Есть возможность приобретения торфа. Всё это зависит от того, для чего необходима почва, какие культурные или декоративные насаждения на ней будут выращиваться.
• Виды растений. Если вы собираетесь выращивать представителей одной категории, то лучшим выбором будет специальный грунт именно для него. А вот если нескольких, подойдёт универсальный.
• Потребляемый объём.

Чтобы почвенная смесь была более рыхлой, используют вермикулит. Чтобы корни не гнили от застоявшейся воды, на дно при посадке растений укладывают дренажный слой. Для кактусов и ряда других растений грунт перемешивается с сыпучей структурой. Если посадка происходит в неплодородных местах, то её качество поможет улучшить торф. Гидрогель способствует улучшению влаго- и воздухообменных процессов. Для уменьшения уровня рН используют древесный уголь. Его добавляют в грунт для цветов (например, для орхидей) и других растений.

Полезные примеси

Растительные почвенные структуры, в основном, применяются в ландшафтных работах. А вот область применения структур с различными "полезными" примесями значительно шире из-за включения в состав камней, глины и прочих компонентов. Каково процентное содержание необходимых полезных ингредиентов? Как правило, грунт плодородный представляет собой комбинацию 50% торфа, 30% чернозёма и 20% песка. Таким образом, в его состав входит повышенное содержание органических соединений и минеральных веществ. Грунт плодородный отличается высокой водонепроницаемостью. Такая структура обеспечивает полное питание культурных растений вне зависимости от стадии их роста.

На агротехнических предприятиях, фермах, а также на частных участках плодородный грунт применяется достаточно активно. Он хорошо справляется с задачами, которые ставятся в процессе выращивания культурных насаждений. Особое значение имеет то, что он способствует улучшению структуры почвы, увеличивает урожайность. В дополнение ко всему, такая смесь не нуждается в дополнительном использовании удобрений.

Как улучшить структуру грунта?

Для бедных каменистых и песчаных почв применяется перегнивший навоз, смешанный с соломой. Отдавать предпочтение лучше конскому, нежели коровьему. Он способствует задержке влаги и полезных компонентов у корневой системы растений. Но в свежем виде навоз добавлять нельзя. Для этих же целей может быть использован садовый компост. Смесь из перепревшего конского навоза, извести и торфа называется грибным компостом. Если в нейтральных почвах необходимо создать слабощелочную реакцию, то такая смесь отлично подойдёт. Листовой перегной подходит для растений, которым необходима кислотная почва, то есть для влаголюбивых ацидофилов. Кондиционирует, мульчирует и подкисляет землю. Для этих же целей можно использовать древесную стружку и опилки. Для окисления почвы используется торф. Он быстро разлагается, но практически не содержит питательных веществ. В зимний период можно использовать птичьи перья, которые богаты фосфором. Также их добавляют на участки, где предполагается посадка картофеля. Чтобы улучшить водопроницаемость и структуру глинистых почв, используют измельчённую древесину. Кора также применяется для мульчи, за счет внешнего вида и качеств. Желательно применение кондиционера одновременно или вместо внесения органических удобрений. Участки грунта, которые только планируется засеивать, перекапываются и смешиваются с ними за несколько месяцев до начала посадок. Для удобрения уже посаженных растений почву обогащают слоем мульчи из кондиционирующих органических материалов с удобрениями в самом начале и конце сезона.

fb.ru

4. Грунты. Строительные свойства грунтов

Грунт представляет собой естественную среду, в которой размеща­ется подземная часть зданий и сооружений. Грунтами в строительстве называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры и пред­ставляющие собой главным образом рыхлые и скальные породы. Раз­личают следующие основные виды грунтов: песок, супесь, суглинок, глина, лессовый грунт, торф, гравий, растительный грунт, различные скальные и уплотненные грунты. От строительных свойств грунтов за­висит прочность и устойчивость возводимых сооружений, методы про­изводства, трудоемкость и стоимость работ.

При выборе методов производства земляных работ необходимо учитывать следующие основные характеристики грунтов: плотность, влажность, липкость, разрыхленность, сцепление, угол естественного откоса, сложность (трудоемкость) разработки. В зависимости от этих характеристик грунты в строительстве рассматривают с точки зрения:

■ пригодности в качестве оснований различных зданий и сооружений и размера допускаемой на них нагрузки;

■ возможности их использования в качестве постоянных сооружений, т. е. как материала для устройства насыпей и выемок;

■ целесообразности или возможности применения того или иного метода разработки грунтов.

Песчаные грунты - сыпучие в сухом состоянии, не обладают свой­ством пластичности. Они водопроницаемы, при определенной скорости течения воды размываются, с изменением влажности меняется и объем песка. Наибольший объем имеет песок во влажном состоянии (все пространство между частицами заполнено водой), наименьший объем имеет песок насыщенный водой (более тяжелый песок осел на дно, вода выдавила из пор воздух и сама поднялась в верхние слои), промежуточное положение занимает песок в сухом состоянии (свобод­ное пространство между частицами заполнено воздухом).

Глинистые грунты - связные и обладающие свойством пластично­сти. Глины сильно впитывают воду и при этом сильно разбухают. При замерзании вода увеличивается в объеме до 9%, благодаря чему гли­нистые грунты сильно пучатся, при высыхании грунты, наоборот, с трудом отдают влагу, уменьшаются в объеме и трескаются. Во влаж­ном состоянии глина пластична и почти водонепроницаема, с увеличе­нием влажности сцепление частиц глины уменьшается, и глина легко размывается проточной водой.

Суглинок имеет свойства глины, супесь - песка, но в значительно меньшей степени. В глинистых грунтах особо выделены лессовидные грунты. В сухом состоянии лесс обладает значительными прочностью и твердостью, но при соприкосновении с водой легко ее впитывает, при этом расплывается, сильно уменьшается в объеме, резко теряет несущую способность, становится просадочным.

Гранулометрический состав грунта. В зависимости от среднего размера частиц, мм, составляющих грунт, их подразделяют на:

глинистые — < 0,005; пылеватые - 0,005.. .0,05; пески-0,03... 3; гравий-3... 40; галька- 40-200; камни, валуны - > 200

Пески, в свою очередь, подразделяют на: мелкий - более 50% объ­ема составляют частицы размером 0,1...0,25 мм; средний - то же, час­тицы 0,25 ...0,5; крупный - 0,5...3 мм.

Важным компонентом большинства грунтов является наличие в них глинистых частиц. Грунты, в зависимости от содержания в их объеме глинистых частиц подразделяются: пески - < 3%; супеси -3-10%; суглинки - 10...30%; песчаные глины - 30...60%; тяжелые глины - > 60%.

Влажность грунта характеризуют степенью насыщения грунта водой и определяют отношением массы воды в грунте к массе твер­дых частиц грунта. В зависимости от влажности, грунты подразделяют на маловлажные (до 5%), влажные (до 30%), насыщенные водой (> 30%). Воду, находящуюся в порах влажных и насыщенных водой грунтов, называют грунтовой.

Коэффициент фильтрации грунта. Скорость движения грунто­вых вод зависит от пористости грунта; она различна для разных грун­тов и пород и поэтому характеризует водопроницаемость этих грун­тов. Скорость движения грунтовой воды, (м/сут) называют коэффици­ентом фильтрации грунта. Чем меньше размер частиц грунта, тем меньше и поры между этими частицами, а значит и скорость фильтра­ции воды между ними и наоборот. Коэффициенты фильтрации для различных грунтов, м/сут: глина - 0; суглинок - < 0,05; мелкозерни­стый песок - 1...5; гравий - 50... 150.

Плотность грунта - это масса 1 м3 грунта в естественном со­стоянии, т. е. в плотном теле. От плотности и силы сцепления частиц грунта между собой зависит производительность строительных машин. Плотность различных видов грунта изменяется в значительных преде­лах. Так, плотность илистых грунтов в среднем составляет 0,6 т/м3, песчаных грунтов - 1,6...1,7 т/м , скальных грунтов - 2,6...3,3 т/м3.

Сцепление грунта характеризуют начальным сопротивлением сдвигу, оно зависит от вида грунта и его влажности. Так, сила сцепле­ния для песчаных грунтов составляет 0,03...0,05 МПа, для глинистых -0,05...0,3 МПа.

Разрыхляемость. При разработке грунт разрыхляется и его объем по сравнению с первоначальным увеличивается. По этой причине раз­личают объем грунта в естественном и разрыхленном состоянии. Уве­личение объема грунта при разрыхлении сильно отличается для раз­личных грунтов и называется первоначальным разрыхлением. Со вре­менем этот разрыхленный грунт под воздействием нагрузки от выше­лежащих слоев, под влиянием атмосферных осадков или механическо­го воздействия постепенно уплотняется. Однако грунт не занимает того объема, который он занимал до разработки. Степень разрыхлен-ности грунта после его осадки и уплотнения называют остаточным разрыхлением. Величины первоначального и остаточного разрыхления выражают в % по отношению к объему грунта в плотном состоянии. Коэффициенты, учитывающие эти приращения объема грунта, называ­ют коэффициентами первоначального и остаточного разрыхления (табл. 2.1).

Таблица2.1

Коэффициенты разрыхления для различных грунтов

Для ускорения уплотнения грунтов, отсыпанных в насыпь, приме­няют искусственное уплотнение катками, трамбованием, вибрацией, а для песчаных грунтов удобнее активный пролив водой.

Липкость - способность грунта при определенной его влажности прилипать к поверхности различных предметов. Большая прилипаемость грунта усложняет выгрузку грунта из ковша машины или кузо­ва, условия работы транспорта и др. Липкость определяют усилием, необходимым для отрыва прилипшего предмета от грунта (для глин липкость достигает 0,05 МПа).

Классификация грунтов по трудности их разработки (удельное сопротивление резанию). Классификация приводится в ЕНиР 2-1-1 «Земляные работы». Она учитывает свойства различных грунтов и конструктивные особенности землеройных и землеройно-транспортных машин, которые применяют для разработки грунтов. Для одноков­шовых экскаваторов грунты подразделяют на 6 групп, для многоков­шовых экскаваторов и скреперов - на 2 группы, для бульдозеров и грейдеров - на 3 группы.

Для разработки грунта вручную принято 7 групп, а именно: песок, супесок, суглинок, глина, лесс - группы 1...4; крупнообломочные грунты - группа 5; скальные грунты - группы 6 и 7.

Грунты 1...4 групп легко разрабатываются ручным и механизиро­ванным способами, последующие группы - грунты требуют предварительного рыхления, в том числе и взрывным способом.

Крутизна откосов. По условиям техники безопасности рытье котлованов и траншей с вертикальными стенками без их крепления до­пускается только в грунтах естественной влажности на глубину, не превышающую следующих значений: в насыпных, песчаных и гравелистых грунтах - 1 м; в супесях - 1,25 м; в суглинках и глинах - 1,5 м; в особо плотных нескальных грунтах — 2,0 м.

Допускается рытье траншей глубиной до 3 м без креплений в осо­бо плотных нескальных породах при условии, что они будут разраба­тываться с помощью механизмов и без спуска рабочих в эти траншеи.

При глубине больше указанной котлованы и траншеи разрабатывают с откосами или с креплением стенок.

Допустимая крутизна откосов в грунтах естественной влажности из условий безопасного производства работ зависит от глубины разраба­тываемой выемки или высоты насыпи и принимается по табл. 2.2.

Таблица 2.2

Допустимая крутизна откосов

Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса, при кото­ром грунт находится в состоянии предельного равновесия, определяю­щими факторами которого являются угол внутреннего трения грунта, силы внутреннего сцепления и давление вышележащих слоев грунта.

studfiles.net

5. Физические характеристики грунтов.

Плотность грунта (г/см3, т/м3) - отношение массы грунта к его объему:

.

Удельный вес грунта (кН/м3): .

Влажность грунта - отношение массы воды к массе твердых частиц, выражаемое в долях единицы, иногда в процентах:

.

Плотность частиц грунта (г/см3, т/м3) определяется как отношение массы твердых частиц грунта к их объему:

.

6.Производные физические свойства грунтов.

Раличают два вида характеристик грунтов:

• основные, которые определяют экспериментально, опытным путем;

• производные, вычисляемые по формулам.

Основные характеристик: плотность грунта, плотность частиц грунта и влажность.

Плотность грунта – отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому этой массой объему.  = (mт + mв)/(vт + vв) – г/см3 или т/м3

Плотность частиц грунта – отношение массы частиц грунта к занимаемому им объему.

s = mт /vт – г/см3 или т/м3

Влажность – все количество воды, содержащееся в грунте. Существует несколько показателей влажности:

а) естественная или природная влажность – все количество воды, которое содержится в порах грунта в его природных условиях;

б) весовая влажность – отношение массы воды к массе сухого грунта, выраженное в % (или абсолютная влажность) w = mв/mтх 100 %

в) полная влагоемкость – влажность, при которой все поры заполнены водой wsАт = е/s

г) относительная влажность – степень влажности показывает, какую часть объема пор в грунте занимает вода. Численно она равна отношению естественной влажности к полной влагоемкости Sr = w/wsАт

Классификация грунтов по степени влажности:

Sr < 0,5 – маловлажные;

Sr > 1,0 – волонасыщенные;

Sr = от 0,5 до1,0 – влажные.

Плотность сухого грунта - отношение массы сухого грунта с ненарушенной структурой к занимаемому этим грунтом объему d = mт/(vт + vп).

Пористость – характеризует объем всех пустот в грунте. Пористость зависит от минерального состава и формирования грунта. Чем больше дисперсность грунта, тем больше его пористость n = vп/(vт + vп) х 100.

Коэффициент пористости отношение объема пор к объему твердых частиц е = vп / vт.

Удельный вес грунта (), удельный вес твердых частиц грунта (s)

 = g, здесь g = 9,81 м/сек2

s= gs Удельный вес грунта в сухом состоянии d = gd.

7. Для более полной оценки свойств грунтов помимо основных используют и дополнительные физические характеристики: гранулометрический состав, плотность грунта в сухом состоянии, коэффициент пористости, степень влажности, число пластичности и показатель текучести.

Плотность сухого грунта (плотностью скелета грунта) - отношение массы сухого грунта (частиц грунта) к объему всего грунта:

или . (1.5)

Пористость грунта - отношение объема пор ко всему объему грунта, что соответствует объему пор в единице объема грунта:

. (1.6)

Относительное содержание твердых частиц в единице объема грунта:

, тогда . (1.7)

Коэффициент пористости грунта - отношение объема пор к объему твердых частиц:

или . (1.8)

Степень влажности (степень водонасыщения) - отношение объема воды в порах грунта к объему пор и соответствует отношению влажности грунта к его полной влагоемкости:

или . (1.9)

По консистенции различают три состояния глинистого грунта: твердое, пластичное и текучее. Границами между этими состояниями являются характерные значения влажности, называемые границей раскатывания (нижний предел пластичности) играницей текучести (верхний предел пластичности) .

Число пластичности грунта - разница между границей текучести и границей раскатывания:

. (1.10)

Показатель текучести глинистого грунта:

.

11. Водопроницаемость грунтов

Водопроницаемостью грунтов называют способность их пропускать сквозь себя воду. Вода в порах грунтов может передвигаться под влиянием ряда причин: силы тяжести; внешнего давления; капиллярных сил; адсорбционных сил, развивающихся на поверхности раздела твердых частиц и воды; промерзания породы; давления газов и др. При инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях чаще всего практический интерес представляет передвижение воды под влиянием силы тяжести. Под капиллярным давлением воды в грунтах понимается их способность поднимать воду по капиллярным порам снизу вверх или в стороны вследствие воздействия капиллярных сил, которые возникают на границах раздела различных компонент грунта. В их основе лежат силы взаимодействия воды и воздуха с твердыми частицами грунта, проявляющиеся в смачивании последних, образовании в порах менисков и в других явлениях.

studfiles.net

Грунты и их основные свойства

Грунты — горные породы, залегающие преимущест­венно в пределах зоны выветривания и являющиеся объ­ектом инженерно-строительной деятельности человека.

Грунты характеризуются следующими основными физическими свойствами: плотностью, пористостью, влажностью, объемной массой, пластичностью, липко­стью, набуханием и усадкой.

Плотность — отношение массы твердой фазы грунта к массе воды равного объема при температуре 4° С.

Пористость — отношение объема пор ко всему объему грунта (включая объем пор).

Влажность — отношение массы воды, которая содер­жится в порах, к абсолютно сухой массе грунта.

Объемная масса — масса единицы объема грунта, в том числе и воды, в его порах.

Пластичность — способность грунта деформировать­ся под действием внешнего давления без разрыва сплош­ности грунта и сохранять приданную форму после пре­кращения усилия, вызвавшего деформацию грунта.

Липкость — способность грунта прилипать к пред­метам.

Набухание — способность грунта увеличивать свой объем при впитывании воды.

Усадка — способность влажных грунтов уменьшать свой объем при высыхании.

Грунты различают скальные (высокопрочные, мо­нолитные) и рыхлые (нескальные), состоящие из от­дельных элементов. К скальным грунтам относятся гра­ниты, базальты, мраморы, кварциты и пр. Рыхлые грунты подразделяются на крупнообломочные (валунные, галечниковые, гравийные), песчаные (пески гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие, пылеватые) и гли­нистые (супеси, суглинки, глины).

К основным видам грунтов относятся: песок, супесь, суглинок, глина, лёсс, гравий.

Песок — мелкообломочная рыхлая порода, состоящая из зерен (песчинок) кварца и других минералов и об­ломков пород с примесью пылеватых и глинистых частиц.

Супесь — смесь песка (90—97%) с глиной (10—3%).

Суглинок — смесь песка (до 40%) с глиной (до 30%). Суглинки обычно включают примеси углекислого каль­ция и гидроокислов железа.

Глина состоит в основном из силикатов со слоистой кристаллической структурой. Жирная глина отличается незначительной примесью песка, тощая — большим ко­личеством песка.

Лёсс — пористая тонкозернистая рыхлая порода, со­стоящая из пылевидных частиц кварца, полевого шпата, глинистых минералов и некоторых других силикатов с содержанием значительного количества карбоната каль­ция.

Гравий состоит из окатанных обломков горных пород размером от 1—2 до 10—20, реже 50 мм.

По трудности разработки (механизмами или вруч­ную) грунты разделены на группы. Чем выше группа грунта, тем выше трудоемкость его разработки. Трудо­емкость разработки грунтов зависит также от их физи­ческих свойств, которые меняются в зависимости от сте­пени увлажнения, температуры, нарушения структуры грунта.

mse-online.ru

Строительные свойства грунтов

Классификация грунтов Грунт — это любая горная порода или почва (а также твердые отходы хозяйственной деятельности человека), используемые как основание, среда или материал для возведения зданий и сооружений. В соответствии с ГОСТ 25100-82 различают грунты скальные, крупнообломочные, песчаные, пылеватые и глинистые, биогенные и почвы. В отдельную группу выделяют искусственные грунты.

Скальные грунты представляют собой изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткими (кристаллизационными или цементационными) структурными связями между зернами, например граниты, диориты, песчаники, известняки. Они залегают в виде сплошного слоя или несмещенных отдельностей, образующих подобие сухой кладки. Скальные грунты практически несжимаемы и обладают высокой прочностью (несущей способностью), в связи с чем при достаточной толщине их пластов служат, как правило, надежными основаниями для любых сооружений.

Скальные грунты подвержены выветриванию (физическому или химическому воздействию окружающей среды), вследствие чего их верхние слои толщиной 0,3—0,5 м бывают разрушенными. При возведении капитальных сооружений эти слои, как правило, удаляют, что позволяет передать основаниям большие давления.

Скальные грунты с пределом прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии менее 5 МПа называют полускальными.

К искусственным скальным грунтам относятся закрепленные цементными растворами, жидким силикатом натрия и другими растворами трещиноватые магматические и осадочные крупнообломочные, песчаные, пылеватые и глинистые грунты.

Крупнообломочными называют грунты, состоящие из несцементированных обломков (частиц) скальных грунтов. Более 50% этих частиц (по массе) имеют размеры, превышающие 2 мм.

Песчаными называют грунты, практически не обладающие пластичностью и более чем наполовину (по массе)  состоящие из зерен размером меньше 2 мм.

Крупнообломочные и песчаные грунты часто объединяют в одну группу сыпучих грунтов, поскольку они являются продуктами физического выветривания массивно-, кристаллических горных пород и обладают сходными строительными свойствами. Плотные сыпучие грунты являются хорошим основанием для сооружений.

Пылеватыми и глинистыми называют грунты, обладающие пластичностью. Они содержат более 3% (по массе) мельчайших частиц чешуйчатой формы наибольшим размером до 0,005 мм (глинистых частиц). Наличием этих частиц и объясняется пластичность глинистых грунтов.

Глинистые грунты, имеющие видимые невооруженным глазом поры, называют макропористыми грунтами (лессами). Лесс — это пылевато-глинистый грунт, содержащий более 50% (по массе) пылеватых (размером 0,05—0,005 мм) частиц, легко- и среднерастворимые слои и карбонаты кальция.

К глинистым грунтам относят и илы. Последние содержат 30—50% (по массе) частиц размером менее 0,01 мм и богаты органическими примесями. Ил — это водонасыщенный современный осадок водоемов, образовавшийся в результате микробиологических процессов.

Биогенные грунты разделяют на сапропели, заторфованные (песчаные, пылеватые и глинистые) грунты и торфы, Сапропель — это пресноводный ил, образовавшийся при разложения органических (преимущественно растительных) остатков на дне застойных водоемов (озер) и содержащий более 10% (по массе) органических веществ.

Заторфованные грунты — это песчаные, пылеватые и глинистые грунты, содержащие от 10 до 50% (по массе) органических веществ.

Торф —это органоминеральный грунт, образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50% и более (по массе) органических веществ.

Почва — обладающее плодородием природное образование, слагающее поверхностный слой земной коры.

Искусственные грунты — это грунты природного происхождения, закрепленные и уплотненные разными методами, насыпные и намывные грунты, а также отходы хозяйственной деятельности человека. Уплотнение грунтов производится трамбованием, укаткой, осушением, оттаиванием, камуфлетными взрывами, глубинным виброуплотнением, с использованием электроосмоса, поверхностно-активных веществ, песчаных дрен в совокупности с пригрузкой и другими методами.

www.stroitelstvo-new.ru

Грунты и фундаменты. Типы грунтов, свойства грунтов. Песчаные грунты — Стройфора

Для выбора фундамента необходимо знать, что за грунты слагают основание участка, какая у них несущая способность и свойства – просадка, пучинистость, возможность плывуна под верхними слоями грунта. Все это и еще – все, что возможно, о грунтовой воде, ее высоте, агрессивности к бетону, напорная она или более выражена как фильтрационная, как меняется по сезонам. Для получения полной информации нужны исследование – геологические и гидрологические.

Механические свойства грунта верхнего слоя можно определить и своими руками, и хозяева участков отлично знают свои грунты. Способы определения свойств по морфологии образца грунта несложные.

Песчаные грунты, их состав и свойства

Пески – это мелкодисперсные грунты, состоящие главным образом из частиц размерами от 0,25 мм до 2 мм. Это наиболее часто встречающиеся пески на планете. Чтобы рассмотреть песчинки, микроскоп не нужен, и на первый взгляд, они все одинаковы. Но это не так, пески из различных мест и их свойства очень сильно отличаются. В пустынных песках, иногда на речном и морском берегу, песок состоит из окатанных, сглаженных и округлых частиц. Нередко встречаются практически идеальные «шары».

У подножий горных склонов песок будет совершенно другой – песчинки неокатанные, остроребристые, «колючие», с четкими очертаниями кристаллов. В песочке с пляжа вероятнее всего можно будет увидеть в микроскоп и слабоокатанные и кристаллические зерна.

Основной минерал в составе песков – кварц, материал исключительной твердости и прочности. Полевой шпат и слюда в составе песков имеет меньший процент. Состав песка обусловлен его образованием. Скальные грунты – граниты, гнейсы и др. выветриваются в результате многовековых колебаний температур, солнечной радиации, мороза, ветра, прорастания корней растений, воды и влаги и еще многих природных факторов.

Наиболее стойкий минерал – кварц, и в результате миллионов лет геологических процессов и выветривания кварц остается основным составом песков, но даже кварц разрушает всесильное время. Поверхность кварцевых песчинок покрывается слоем силикатов или глинистых минералов. При миграциях с дождями, ветрами, в реках и т.п, попадая на морское дно, песок за тысячи лет превращается в песчаник, затем опять выветривается, и процессы эти бесконечны.

К чему все эти сказки? Да просто к тому, что недостаточно определить свой грунт на своем участке – это песок. У песков очень большой диапазон свойств! И поведут себя пески различной крупности и рыхлости под фундаментами и в дренажных подушках очень по-разному.

Песок имеет особые свойства, невозможные для других грунтов. Форма и размеры песчинок при отсыпке слоев обуславливает их рыхлую, «воздушную» укладку. Плотным слой песка станет только если применить вибрационное воздействие и уплотнить его механически. Песчинки укладываются компактно, слой становится значительно тоньше – может «сесть» на четверть высоты и более и приобретает несущие качества.

Также можно уплотнить песок, пропуская через него воду. Песчинки мгновенно перераспределяются, «переориентируются» в водной массе и образуют плотный массив. Они упаковываются компактно и плотно, в результате активная пористость песка снижается. Это явление известно всем, кто ходил по пляжу, иногда по песочку возле прибоя можно бегать, как по асфальту.

Прием уплотнения песков способом пропускания через него воды в строительстве применяется редко. В некоторых случаях нормы прямо запрещают уплотнение проливкой, одна из причин – большое количество воды размывает нижележащие грунты, может нарушить их структуру на участке под будущей конструкцией, и в результате снизить их несущую способность. Еще у песка есть «неприятное» свойство, хорошо знакомое строителям, да и дачникам тоже – песок способен с водой просачиваться сквозь слои даже плотных глин и при этом утягивать часть глины с собой. Особенно этим отличаются речные пески. В конструкциях пирогов отсыпок, отмосток и пр. эти свойства песка и глин обязательно учитывают.

Слагать основание участка могут как плотные, так и рыхлые пески, и разница для выбора фундамента огромная. Зачастую для усиления оснований приходится применять меры – уплотнение не только механическое, но и различные виды цементаций, силикатизаций и многие другие. Притчи и выражения вида «построить домик на песке» относятся именно к рыхлым сухим песчаным грунтам. Строить на этих грунтах – рискованно.

Песчаные грунты разнообразны по составу, их свойства зависят от условий образования, климатических условий местности и от минералогического состава, от вида горных пород, которые в составе песка. Пески делят на следующие виды – гравелистый, крупный, средней крупности и мелкий, причем в одном отложении песок может быть всех видов сразу. Минералы, входящие в состав песка - до 70% кварца, до 8% полевых шпатов, до 3% кальцита, соли и железо. Чаще всего встречаются песок кварцевый и кварцево-полевошпатовый.

Классифицируют пески по ГОСТу, исходя из размера зерен и процента содержания частиц разного размера в массе пробы, то есть по гранулометрическому составу:

• Пески гравелистые. По содержанию – более 25% частиц размером более 2мм
• Пески крупные. По содержанию – более 50% частиц размером более 0,5 мм
• Пески средней крупности, или средние. По содержанию – более 50% частиц размером более 0,25 мм
• Пески мелкие. По содержанию – более и равное 75 % по массе число частиц размером более 0,1 мм
• Пески пылеватые. По содержанию – до 75% частиц более 0,1 мм

По плотности и несущей способности песчаные грунты подразделяют на пески плотной и средней плотности. Плотные пески, как правило, расположены глубже 1,5 м, и спрессовались под давлением от расположенных выше слоев грунта. Такие пески являются хорошим основанием для фундаментов.

Пески средней плотности – те, что находятся на глубине до 1,5 или отсыпаны и уплотнялись искусственно. Эти пески имеют несущую способность похуже, и подвержены значительной осадке под фундаментом.

Понятна взаимосвязь между плотностью и несущей способностью песчаных грунтов. Для гравелистых песков средней плотности предел нагрузки до 5 кгс/см2, у плотных – больше 6 кгс/см2. Средние пески плотные имеют предел несущей способности до 4-5 кгс/см2, среднеплотные – до 3-4 кгс/см2. Мелкие пылеватые пески в плотном состоянии максимально несут нагрузку в 3кгс/см2, при средней плотности – до 2кгс/см2. Водонасыщенные пески резко снижают свою несущую способность до 2 кгс/см2.

Эта особенность песчаных грунтов связана с их способностью резко терять прочность и переходить в «текучее» состояние при насыщении водой и вибрациях. На крайнем полюсе этого явления – зыбучие пески. Разжижение водонасыщенных песков связано с процессами разрушения их структуры при заводнении, а затем новом уплотнении и уменьшении прочности. Причем в текучее состояние переходят не только пески пылеватые, имеющие в составе тонкие глинистые частицы и коллоидные примеси, увеличивающие тиксотропию (разжижение при механическом воздействии). Неожиданно потерять прочность могут и слои чистых крупных песков.

Характеристики прочности связаны с другой характеристикой песка – пористостью. Пористость – это отношение воздушных пор в объеме грунта к его общему объему, и измеряется в процентах. У гранита и базальта пористость составляет десятые доли процента, у глин – до 80%. У песков пористость меньше, чем у глин – 30-38%, у крупных гравелистых песков до 50%, но пески в отличие от глин отлично пропускают воду, являются дренирующими грунтами. А глины, имея пористость от 35 до 80%, практически водонепроницаемые. Объяснение – в структуре грунтов. У песка поры крупные, до 0,01 мм, так как частицы песка имеют размеры от 0,1 до 2,5 мм, а глинистые грунты содержат тонкие частицы от 0,0001 до 0,005 мм и менее, и поэтому имеют тонкопористую структуру, где вода начинает испытывать силы капиллярного притяжения. Тонкие поры глин воду не пропускают и делают слой уплотненной глины отличным водоупором, несмотря на высокий процент пористости. Пески, особенно гравелистые, фильтруют воду с большой скоростью, это отлично видно при дожде, когда участок сложен крупными песками. Луж не будет даже после ливня.

Другое дело – если грунт сжать. Крупные поры песков разрушатся очень быстро, а тонкие поры глин могут сохраняться долгое время при нагружении грунта. Поры размером более 0,01 мм называют активными, а структуры грунтов оценивают еще одной важной характеристикой – активной пористостью.

На прочность слоя песчаного грунта в основании участка их пористость влияет в огромной степени, причем абсолютно по-разному на крупные и мелкие пылеватые пески. Вода уходит через поры крупных песков, а нагрузки воспринимает скелет грунта. Поэтому песок с низкой пористостью влагу держит плохо, и практически не подвержен морозному пучению. Чем меньше влажность песка и выше его плотность, тем больше несущая способность данного основания.

Самый лучший вид песчаного грунта для устройства фундамента – крупные и гравелистые пески. Фундамент можно выбирать практически любого типа, в зависимости от веса, архитектурного плана здания и нагрузок. Эти пески практически не насыщаются водой, а фильтруют ее без изменений своей структуры, и вода не может влиять на их плотность. Хороший дренаж – как следствие малая степень пучинистости, и в итоге - не будет подвижек грунта. Вследствие этого крупные и гравелистые пески отличаются наибольшей несущей способностью.

Мелкий и пылеватый песок отличаются тем, что воду не фильтруют, а впитывают и удерживают. Образуется, простыми словами, грязь, которая при замерзании значительно увеличивается в объеме, и происходит процесс под названием морозное пучение, способный вытолкнуть дом из земли, повредить дорожное покрытие и т. далее. Пылеватые пески – основание, склонное к сильному пучению, и этот фактор ограничивает выбор видов фундамента и требует расчета глубины заложения.

Фундаменты на гравелистых, крупных и средних песках можно устраивать ленточные или ленточно-столбчатые, заглубляя подошву на 30-70 см. Эти пески под действием нагрузок быстро уплотняются, мало промерзают, их поведение в основаниях довольно стабильно. В отличие от крупных, пылеватые мелкие пески зачастую испытывают просадку под фундаментами многие годы, отличаются невысокой прочностью и "держат", а не фильтруют воду. Если УГВ высокий, то фундамент на пылеватых песках следует закладывать ниже глубины промерзания грунта.

При необходимости строительства на мелких пылеватых песках необходимо особое внимание уделять связи их свойств с возможным высоким уровнем грунтовых вод. Одна из особенностей пылеватых песков с примесями глины – образовывать плывуны при насыщении водой. Если в основании участка мелкие и пылеватые пески, и близко есть (или был) водоем, болото или заболоченное место, исследование геологии участка – практичное решение.

stroyfora.ru

Характеристика грунтов. Классификация. Физико-механические свойства грунтов

Характеристика грунтов. Классификация. Физико-механические свойства грунтов

Характеристика грунтов. Классификация. Физико-механические свойства грунтов.

Содержание

1.Характеристика грунтов

.Влияние состава, структуры, текстуры и состояния грунтов на их свойства

.Инженерно-геологическая классификация грунтов

.Механические свойства грунтов

. Задача

Литература

1. Характеристика грунтов

а) Крупнообломочные и песчаные грунты характеризуются хорошей водопроницаемостью, отсутствием капиллярности. Применяют как дренирующий материал, как заполнитель в бетоне. Не обладают связностью и не набухают. Усадка, пластичность и липкость отсутствуют. Имеют высокий Кб, поэтому, если оросительные каналы проходят в таких грунтах, обязательно предусматривают противофильтрационные устройства. Применяют гравийно-песчаную подготовку при устройстве ж/б сооружений.

б)Песчаные пылеватые грунты в сухом состоянии также не связны. При увлажнении переходят в плывунное состояние. Как дренирующий материал мало пригодны.

в)Супесчаные легкие грунты характеризуются относительно благоприятными свойствами при использовании в качестве материла проезжей части грунтовых дорог и в основании дорожных покрытий. Они не пластичны или мало пластичны. В сухом состоянии обладают достаточной связностью; пылеобразование не значительно, быстро просыхают, не набухают и не обладают липкостью. Эти грунты устойчивы в сухом и во влажном состоянии, т.к. сочетают положительные стороны песчаных (большое внутреннее трение и хорошую водопроницаемость) и глинистых (связность в сухом состоянии) частиц.

г)Супесчаные пылеватые грунты характеризуются преобладанием пылеватых частиц. В сухом состоянии мало связны, сильно пылят. Довольно быстро и на большую высоту поднимают воду капилляром (до 3 м), что в ряде случаев способствует образованию пучин на дорогах. Обладают малой пластичностью и плохой водопроницаемостью. В дорожном отношении весьма не благоприятны.

д)Суглинистые. Отличаются связностью и незначительной водопроницаемостью. Для них характерны пластичность, липкость, набухание, влагоемкость и капиллярность. Тяжелосуглинистые трудно поддаются разработке. Медленно просыхают после увлажнения. е)Глины. Характеризуются большой плотностью и связностью. Практически водопроницаемы и трудно поддаются разработке. Обладают большой пластичностью, липкостью и набуханием. Капиллярные свойства выражены в меньшей степени, чем в суглинистых и пылеватых грунтах. Недостаточно устойчивы под нагрузкой. При насыщении водой она ее удерживает длительное время.

Гранулометрический состав грунтов является хотя и очень важным, но не единственным признаком по которому можно судить об устойчивости грунтов под сооружениями или о применении ее как стройматериала. Для более полной и правильной оценки свойств грунтов необходимо учитывать их генезис, минералогический и химический состав, физическое состояние и другие особенности.

грунт песчаный геологический механический

2. Влияние состава, структуры, текстуры и состояния грунтов на их свойства

При визуальном осмотре, а особенно при разработке грунтов очень часто можно обнаружить, что они распадаются на разные по форме и величине отдельности, называемые структурными агрегатами. Понятие о структуре и структурных связях существенно дополняет представление о грунтах, как дисперсных системах.

Под термином «структура грунта» Е.М. Сергеев предлагает понимать размер, форму, характер поверхности, количественное соотношение слагающих грунт элементов (отдельных частиц и агрегатов цемента). Пространственное расположение элементов, слагающих грунт, независимо от их размера принято называть текстурой грунта.

Применительно к грунта в понятие «структура» включен еще и такой фактор, определяющий свойства грунтов, как способ взаимосвязи элементов, слагающих грунт, или так называемые структурные связи.

По современным представлениям структурные связи в грунтах имеют преимущественно электрическую природу. Они формируются в течение всего периода образования грунта и последующего периода его существования в земной коре. Те связи, которые формируются при формировании самого грунта, называются первичными. В магматических породах они возникают в результате остывания магмы, в метаморфических - перекристаллизации исходных пород, в осадочных - в результате процессов диагенеза осадков.

По прочности структурные связи могут быть самыми различными: от очень прочных, соизмеримых по прочности с ионными и ковалентными связями (в минералах), до очень слабых, существование которых почти не влияет на свойства грунтов.

В магматических, большей части метаморфических и части осадочных горных пород имеет место химическая связь. Она является наиболее прочным типом структурной связи. В основе ее лежат электрические силы взаимодействия между атомами. Химические структурные связи могу быть кристаллизационными и твердыми аморфными. Кристаллизационные связи являются наиболее прочными. Грунты с химическими структурными связями отличаются высокой прочностью, слабой сжимаемостью и упругостью в определенном диапазоне нагрузок. При больших определенных для каждого грунта нагрузках грунты разрушаются и химические связи в них не восстанавливаются.

В грунтах тонкодисперсных осадочного происхождения (глинистых и пылеватых) проявляется молекулярная и молекулярно-ионно- электростатическая связь. Молекулярная связь существует между твердыми телами, молекулами атомами и ионами, т.е. является универсальной. Она значительно слабее химической, но проявляется при значительно большем расстоянии между частицами. Количество молекулярных взаимодействий возрастает с увеличением в грунте отдельных поверхностей, т.е. степени дисперсности. Лучше всего молекулярная связь проявляется в высушенных глинистых грунтах. При увлажнении глинистых грунтов вокруг частиц и между частицами образуется гидратная оболочка и диффузный слой ионов. Вследствие этого между дисперсными частицами проявляются с одной стороны, молекулярные силы притяжения, а с другой - ионно- электростатические силы отталкивания. Результирующая этих сил и будет определять прочность структурных связей в дисперсных грунтах. Такие структурные связи называют молекулярно-ионно-статическими, или водноколлоидные. Водноколлоидные связи характерны для глинистых грунтов. Прочность этих связей уменьшается с увеличением влажности грунта. Водноколлоидные связи менее прочные в сравнении с кристаллизационными и твердыми аморфными.

В одних и тех же грунтах может быть один тип связей, а может быть два и более (смешанные связи). Разделение грунтов по структурным связям не всегда можно четко провести: ряд грунтов, имея смешанный состав, обладают и некоторыми промежуточными свойствами. Например, такие породы как суглинки, лесс и др. имеют смешанные связи.

Прочность связей в одних грунтах во всех направлениях одинакова (изотропные грунты), а в других она изменяется по отдельным направлениям (анизотропные грунты).

Структура грунтов кристаллизационными связями при одинаковом минеральном составе определяет степень устойчивости их при выветривании; мелкокристаллические грунты разрушаются в меньшей степени, чем крупнокристаллические. Осадочные крупнообломочные грунты на сжатие более прочны, чем мелкозернистые.

Применительно к пылеватым (лессы) и глинистым грунтам в грунтоведении структура породы делится на макро-, мезо- и микроструктуру. Макроструктур характеризует особенности структуры грунта по структурным элементам, видимым невооруженным глазом (зернам, чешуйкам). Размер структурных элементов может изменяться от метра и более до долей сантиметра. Мезоструктура определяется структурными элементами от нескольких мм до тысячных его долей. Она может изучаться или с помощью лупы или под микроскопом с увеличением до 500 - 600 раз. Микроструктура характеризуется элементарными частицами размером менее 1-5 микронов. Поэтому она изучается с помощью электронного микроскопа при увеличении в несколько тысяч раз.

Текстура грунтов характеризует пространственное расположение элементов-частиц, кристаллов, цемента, и плотность их сложения. Текстура грунтов оказывает большое влияние на их свойства. Наиболее прочные грунты обычно имеют плотную массивную текстуру (большая часть магматических горных пород, некоторые метаморфические и осадочные горные породы). Пористые грунты обычно наименее прочны.

3. Инженерно-геологическая классификация грунтов

Общепринятым признаком подразделения горных пород является характер внутренних связей между частицами в породах. По классификации Н.Н. Маслова, отчасти сходной с классификациями Ф.П. Саваренского и В.А. Приклонского выделяют 4 класса пород:

.Породы с превалирующей ролью жестких структурных связей - скальные (жестки) породы (магматические и метаморфические) и осадочные (сцементированные и отвердевшие).

2.Глинистые породы с внутренними связями, главным образом молекулярного, ионно-электростатического и капиллярного характера - аргиллиты, алевриты, мергелистые и оконовидные глины, суглинки и супеси.

3.Породы без внутренних связей - рыхлые, обломочные и песчаные породы.

4.Породы, отличающиеся по своим связям особыми свойствами - особые породы. Каждый из первых трех классов пород делится на 2 категории: 1) водостойкие, 2) водонестойкие. Водостойкость скальных и сыпучих пород определяется их стойкостью против растворения (выщелачивания), степень гидростойкости глинистых пород той или иной способностью размягчаться в воде. Дальнейшее деление категорий пород сделано по их происхождению и другим признакам. Породы первого класса характеризуются высокой механической прочностью, практически несжимаемы, водопроницаемы по трещинам, невлагоемкие, держат вертикальные откосы. Второй класс - глинистым породам свойственна слабая водопроницаемость, влагоемкость, сжимаемость под нагрузкой, причем сжатие нередко происходи в течение длительного периода. Прочность повышается с увеличением влажности. В сухом состоянии могут держать вертикальные откосы. Породы 3 класса хорошо водопроницаемые, невлагоемкие, несжимаемые, за исключением слабоуплотненных разностей, причем сжатие под нагрузкой происходит быстро. Угол устойчивого откоса, зависящий от сил трения, обычно равен 30° - 40°. Форма откоса прямолинейная.

5.К особым породам отнесены торф, почвы, многолетне-мерзлые породы, «культурные» отложения, илы, плывуны, пески и др. При использовании этих пород в качестве оснований в каждом отдельном случае требуется особый подход. Особенности плывунов мы будем рассматривать отдельным вопросом на следующих уроках.

. Механические свойства грунтов.

Под действием внешних сил (давление от веса сооружений и т.п.) в рыхлых нескальных горных породах возникают как общие деформации, присущие всем сплошным телам, так и деформации, обусловленные перемещением минеральных частичек, слагающих эти породы. Если под действием внешних сил структурное сцепление между минеральными частицами не будет разрушено, то грунты будут деформироваться как сплошные тела, минеральные частицы будут только сближаться, уплотняться без взаимного перемещения, что обусловит изменение объема грунта, поэтому эти деформации называют объемными. Если же структурное сцепление будет разрушено, то деформации в грунтах будут определяться перемещением отдельных минеральных частиц или агрегатов. Такие деформации называют сдвигом. Отсюда механические свойства рыхлых горных пород при воздействии на них внешних воздействий характеризуются показателями сопротивления их сжатию и сдвигу, которые являются основными количественными показателями при оценке сжимаемости, прочности к устойчивости пород в основании сооружений, в откосах выемок и других сооружениях.

Сопротивление грунтов к сжатию.

Сжимаемость - способность грунтов уменьшаться в объеме.

При одноосном сжатии скальных грунтов возникают как упругие деформации, которые восстанавливаются после окончания сжатия, так и остаточные деформации из-за наличия в грунтах не очень плотного примыкания частиц друг к другу и микротрещин.

Сжатие песков происходит быстро и мало связано с их влажностью. В отличии от песков сжимаемость глинистых пород зависит от их влажности, минералогического состава, характера структурных связей между частицами грунта и др. факторов. Неравномерная сжимаемость глинистых пород может быть причиной их неравномерной осадки и деформации.

Сжимаемость мягкого связного или рыхлого несвязного грунта можно охарактеризовать зависимостью коэффициента пористости от давления при сжатии образца в компрессионных приборах - компрессионной кривой и двумя показателями: коэффициентом уплотнения (а) и модулем осадки (/). Компрессионные кривые носят характер логарифмической зависимости коэффициента пористости Е от нагрузки Р. С увеличением давления грунт сжимается и коэффициент пористости уменьшается (ветвь нагрузки). При снятии нагрузки некоторые грунты частично (при упругой деформации) восстанавливают свою пористость. Поэтому кривая разгрузки, располагаясь ниже кривой нагрузки, поднимается по оси ординат при нагрузках от максимальной до нулевой. В качестве рассчитанных показателей при проектировании сооружений используется коэффициент уплотнения (а) и модуль осадки ().

Коэффициент уплотнения представляет собой отношение уменьшения коэффициента пористости к величине повышения давления

а =

Он определяется на компрессионной кривой для определенного интервала давлений (в см 2/кгс).

а = .

Модулем сжатия называется величина, обратная коэффициенту уплотнения.

E = .

Модулем осадки показывает величину сжатия грунта (мм) приходящуюся на 1м толщи грунта при определенной нагрузке Р (кгс/см2).

Если = 25 мм/м, то это значит, что метровый слой грунта при давлении Р = 2 кгс/см сжимается на 25 мм.

Зная мощность грунта в активной зоне h можно определить сжатие всего слоя в см .

h =

5. Задача

Определить модуль сжатия грунта Е, если нагрузка изменилась в пределах от Р1 = 2 кгс/см2 до Р2 = 6 кгс/см2. Результаты компрессионных испытаний см (рис. 1)

Решение:

а = (значит грунт среднесжимаем).

Е =

При значительных нагрузках (20 - 30 кгс/см2) частицы могут раскалываться, в результате чего образуется более мелкозернистый грунт.

Сопротивление грунтов сдвигу.

Сопротивление грунтов сдвигающим нагрузкам зависит в общем случае от сцепления и трения. Сцепление проявляется в основном в грунтах связных. В скальных грунтах сцепление наибольшее и обусловлено химическими связями. В мягких связных грунтах (глина, суглинок, лесс, супесь) связность обусловлена цементирующим, склеивающим действием коллоидов и молекулярным сцеплением при непосредственном контакте частиц. Сопротивление сдвигу в этих грунтах оказывают в начале силы сцепления, а затем при сдвигающих нагрузках, их превышающих, силы трения между частицами. В рыхлых несвязных грунтах сопротивление сдвигающим усилиям оказывают только силы трения.

Для рыхлых грунтов на графике получается прямая, проходящая через начало координат.

T = P*f=Ptg

Т - сопротивление сдвигу, кгс/см2;

Р - нормальная нагрузка, кгс/см2;

f - коэффициент внутреннего трения;

- угол внутреннего трения.

Для связных грунтов сопротивление их сдвигу выражается следующей зависимостью:

T = P*f+C

С - сцепление грунта, а остальные аналогичны таковым в предыдущей формуле.

Литература

1.Кирюхин В.А.: Прикладная гидрогеохимия. - СПб.: Санкт-Петербургский гос. горный ун-т, 2011 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/136001/>

.Институт географии РАН ; отв. ред.: Н.И. Коронкевич и др ; рец.: А.Е. Асарин и др.: Экстремальные гидрологические ситуации. - М.: Медиа-ПРЕСС, 2010 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/130046/>

.Леонов Е.А.: Космос и сверхдолгосрочный гидрологический прогноз. - СПб.: Алетейя, 2010 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/114946/>

.Игошин Н.И.: Проблемы восстановления и охраны малых рек и водоемов. Гидроэкологические аспекты. - Харьков: БУРУН КНИГА, 2009 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/109591/>

.Петин А.Н.: Родники Белогорья. - Белгород: Константа, 2009 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/101975/>

.Ферронский В.И.: Изотопия гидросферы земли. - М.: Научный мир, 2009 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/114030/>

.Хубларян М.Г.: Водные потоки в различных средах. - М.: ГЕОС, 2009 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/124074/>

.Московский гос. индустриальный ун-т ; Рец. Н.Н. Агапов: Экологические проблемы охраны водных ресурсов России. - М.: МГИУ, 2008 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/109590/>

.Кондратьев С.А.: Формирование внешней нагрузки на водоемы: проблемы моделирования. - СПб.: Наука, 2007 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/91539/>

.М-во Eкологii Даниii, Даньске Агенство Захисту Довкiлля (DEPA), М-во охорони навколишнього природного середовища Украiни, Украiнський науково-дослiдний iнститут екологiчных проблем (УкрНДIЕП) ; Васенко О.Г. и iншi: Комплексні експедиційні дослідження екологічного стану водних об'єктів басейну р. Уди (суббасейну р. Сіверський Донець). - Харків: Райдер, 2006 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/116878/>

.Эдельштейн К.К.: Гидрология материков. - М.: Академия, 2005 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/123388/>

.Эдельштейн К.К.: Структурная гидрология суши. - М.: ГЕОС, 2005 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/60234/>

.Зорина Е.Ф.: Овражная эрозия: закономерности и потенциал развития. - М.: ГЕОС, 2003 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/40954/>

.Беляков А.А.: Волга до начала XX века. - М.: [Б.И.], 2002 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/46610/>

.Пряжинская В.Г.: Компьютерное моделирование в управлении водными ресурсами. - М.: Физматлит, 2002 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/35675/>

.Фот. А. Князева ; Текст Л. Безрукова ; Ред. Г. Кузнецов ; Науч. консультация Г. Галазия ; Пер. Г. Бобылёва: Ангара - дочь Байкала. - Иркутск: Улисс, 1994 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/90997/>

.Государственный комитет СССР по гидрометеорологии; Государственный гидрологический институт; Под ред.: И.В. Попова, В.И. Замышляева: Вопросы гидрологии суши. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/47171/>

.Беличенко Ю.П.: Рациональное использование и охрана водных ресурсов. - М.: Россельхозиздат, 1986 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/35581/>

.АН СССР, Сибирское отделение, Институт географии Сибири и Дальнего Востока ; отв. ред.: В.В. Воробьёв, А.Т. Напрасников: Рациональное использование и охрана природных ресурсов Сибири. - Новосибирск: Наука, 1981 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/75218/>

.Быков В.Д.: Гидрометрия. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/71278/>

.АН СССР; Библиотека по естественным наукам; Институт географии; Московский филиал Географического общества СССР; Сост.: А.И. Орлова, В.А. Соколова, Е.С. Стекленкова; Отв. ред. Л.Г. Каманин: Вопросы географии. - М.: Наука, 1976 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/43269/>

.Быков В.Д.: Гидрометрия. - Л.: Гидрометеоиздат, 1972 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/71277/>

.Лунев Б.С.: Дифференциация осадков в современном аллювии. - Пермь: [Б.И.], 1967 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/34233/>

.Келлер Р.: Воды и водный баланс суши. - М.: Прогресс, 1965 <http://2dip.ru/%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B/47188/>

diplomba.ru

• 
  Маз 5440а5
• 
  Работа электродвигателя с фазным ротором
• 
  Грейдирование дорог что это такое
• 
  Грейдирование дорог что это такое
• 
  Контроль качества бетона на стройплощадке
• 
  Тнвд ямз 236
• 
  Остаточная деформация
• 
  Ремонт заднего моста
• 
  Техническое состояние
• 
  Цилиндр двигателя
• 
  Онлайн расчет шестеренок