Строительство и ремонт/Геология

Грунты

Классификация

Естественные
- Скальные - С жёсткими связями между зёрнами (спаянные и сцементированные), залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива. Прочны, не сжимаются, водоустойчивы и морозостойки (в случае отсутствия трещин и пустот), не размываются и не вспучиваются. В практике строительства встречаются очень редко. Фундамент можно закладывать непосредственно на поверхности.
- Крупнообломочные (Хрящеватые) - Обладают хорошей водопроницаемостью, не вспучиваются при промерзании. В практике строительства встречаются очень редко. Не сжимаются. Фундамент закладывают ленточный на глубину не менее 50 см.
  - Валуны (глыбы) - Обломок горной породы, имеющий диаметр по длинным осям свыше 100 мм. Размер в диаметре более 100 мм.
    По форме:
    - Валун – окатанной формы
    - Глыба – с острыми краями
  - Галечниковые (щебенистые) (Галька (щебень)) - Зерна размером 40 - 100 мм составляют более половины по массе.
    По форме:
    - Галька – окатанной формы
    - Щебень – с острыми краями
    Между зернами - более мелкое заполнение. С заполнителем:
    - песчаным
    - пылевато-глинистым
  - Гравийные (дресвяные) (Гравий (дресва)) - Зерна размером 2 - 40 мм составляют более половины по массе.
    По форме:
    - Гравий – частично окатанной формы
    - Дресва – с острыми краями.
    Между зернами - более мелкое заполнение. С заполнителем:
    - песчаным
    - пылевато-глинистым
- Песчаные - Относятся к категории сыпучих грунтов (сила сцепления между частицами невелика). Чем крупнее частицы, входящие в состав, и ниже пористость, тем выше несущая способность. Продукт разрушения горных пород. Сыпучие (в сухом состоянии) (сцепления между отдельными зернами нет). Не пластичны (не обладают свойством пластичности).
  - Гравелистые (преобладающий размер частиц: 0.25 - 5 мм) - Обладают хорошей водопроницаемостью, не вспучиваются при промерзании.
  - Крупные (2 - 5 мм) (преобладающий размер частиц: 0.25 - 2 мм) - Обладают хорошей водопроницаемостью, не вспучиваются при промерзании.
  - Средние (1 - 2 мм) (преобладающий размер частиц: 0.1 - 1 мм) - Обладают хорошей водопроницаемостью, не вспучиваются при промерзании.
  - Мелкие (0.14 - 1 мм) (преобладающий размер частиц: меньше 0.1 мм) - По виду зерна слабо различимы глазом. Обладают хорошей водопроницаемостью, не вспучиваются при промерзании (?). Близки по своим проявлениям к глинистым грунтам.
    - Маловлажные
    - Влажные
    - Насыщенные водой
  - Пылеватые (0.05 - 0.14 мм) - Близки по своим проявлениям к глинистым грунтам. По виду напоминает пыль, отдельные зерна в массе трудно различимы (от 0,005 до 0,05 мм). Не обладают хорошей водопроницаемостью, вспучиваются при промерзании.
    - Маловлажные
    - Влажные
    - Насыщенные водой
- Глинистые (Пылевато-глинистые)
  Характеристики:
  - Коэффициент пористости [0.5 - 1.1]
  - Текучесть [0; 1]
  Относятся к категории связных грунтов (частицы, входящие в состав, связаны между собой). Пластичны (обладают свойством пластичности). Связывающая способность частиц глины определяется степенью водонасыщения грунта, которая в свою очередь влияет на показатель пластичности. От пластичности зависит к какой группе относится глинистый грунт, его несущая способность, и склонность к морозному пучению. Связные (мельчайшие частицы грунта сцеплены между собой). Вследствие водонепроницаемости всегда содержат воду (от 3 до 60%, обычно 12 — 20%). При замерзании влага, увеличивая объем глинистого грунта, вызывает сильное его пучение. В основном представляют собой смесь песка и глины. Содержат очень мелкие частицы (меньше 0,005 мм), имеющие в большинстве чешуйчатую форму и тонкие многочисленные капилляры, которые легко всасывают воду. В большинстве случаев глинистые грунты легко увлажняются и разжижаются, при промерзании происходит увеличение их объема – пучение. Размер глинистых частиц: менее 0.005 мм.
  - Супесь - Смесь мелких, пылеватых песчаных и глинистых частиц. Смесь из песка и глины (глинистых частиц: 3 - 10%). В сухом состоянии комья легко рассыпаются и крошатся от удара, непластична, преобладают песчаные частицы, комочки раздавливаются без удара, почти не скатываются в шнур; шар, скатанный в сыром состоянии, при легком давлении рассыпается.
  - Суглинок - Смесь из песка и глины (глинистых частиц: 10 - 30%). Комья и куски в сухом состоянии менее тверды, при ударе рассыпаются на мелкие куски, во влажном состоянии имеют слабую пластичность и липкость; при растирании чувствуются песчаные частицы, комочки раздавливаются легче, хорошо видны песчинки на фоне тонкого порошка; при скатывании в сыром состоянии длинного шнура не получается, он рвется; шар, скатанный в сыром состоянии, при сдавливании образует лепешку с трещинами по краям.
    - Легкий
    - Средний
    - Тяжелый
  - Глина - В сухом состоянии твердая в кусках, во влажном – вязкая, пластичная, липкая, мажется. При растирании между пальцами песчаных частиц не чувствуется, комочки раздавливаются очень трудно, песчинок не видно. При скатывании в сыром состоянии образуется в длинный шнур диаметром менее 0,5 мм; а при сдавливании шарик превращается в лепешку, не трескаясь по краям; при резке ножом в сыром состоянии имеет гладкую поверхность, на которой не видно песчинок. Во влажной глине фундамент необходимо закладывать на расчетную глубину промерзания. Сжимаются, размываться, вспучиваться при промерзании.
- Другие
  - Торфяные
  - Лессовые
  - Илистые
  - Известняковые (?)
  - Плывуны - Пылевато-песчаные грунты с примесью очень мелких глинистых частиц, разжиженные водой. Не пригодны для использования в качестве естественного основания, так как имеют большую подвижность и очень низкую несущую способность.
  - Конгломерат — осадочная горная порода, состоящая из гальки различного состава, величины и формы, сцементированной глиной, известью, кремнеземом, ...

По связанности (для нескальных грунтов):

Связанный: суглинок, глина
Несвязанный: песок, супесь

По значению показателя текучести (Текучесть) (для глины и суглинка):

Текучесть	Показатель текучести ( $~I_{L}$ )
Твердое	... - 0.00 ( $~\omega <\omega _{\rho }$ )
Полутвердое	0.00 - 0.25
Тугопластичное	0.25 - 0.50
Мягкопластичное	0.50 - 0.75
Текучепластичное	0.75 - 1.00
Текучее	1.00 - ... ( $~\omega >\omega _{L}$ )

По значению показателя текучести (Текучесть) (для супеси):

Текучесть	Показатель текучести ( $~I_{L}$ )
Твердое	... - 0.00 ( $~\omega <\omega _{\rho }$ )
Пластичное	0.00 - 1.00
Текучее	1.00 - ... ( $~\omega >\omega _{L}$ )

Гранулометрический состав:

Грунт	Диаметр [мм]
Пески крупные	2 - 5
Пески средние	1 - 2
Пески мелкие	0.14 - 1
Пески пылеватые	0.05 - 0.14

Определение типа грунта

Класс грунта (скальные, крупнообломочные, песчаные, глинистые (пылевато-глинистые)) можно определить просто по их внешнему виду.

Для определения типа (механического состава) грунта: взять образец почвы (около 1 чайной ложки), немного смочить водой и попробовать скатать фигуры из таблицы.

Грунт	Что можно скатать (слепить)
Песок	Ничего
Супесь	Шарик
Легкий суглинок	Шнур
Средний суглинок	Кольцо из шнура сильно растрескивается и ломается
Тяжелый суглинок	Кольцо из шнура слабо растрескивается
Глина	Кольцо из шнура, любая форма

Определение соотношения между песком и глиной (песчаными и глиняными частицами)

Поместить образец грунта в прозрачную ёмкость (постоянного сечения по всей высоте) с водой и тщательно взболтать до той степени, когда все частицы окажутся во взвешенном состоянии. Дождаться отстаивания взвеси. В ёмкости будет расслоение: нижний слой - частицы песка, верхний слой - частицы глины. Соотношение можно оценить замерив высоты обоих слоёв.

Определение консистенции глинистых грунтов

При разработке грунта лопатой, если при сбросе грунт рассыпается на мелкие куски, то он твердый, если липнет к лопате, то мягкопластичный или текучепластичный.

Определение коэффициента пористости

Вырезать из грунта определенный объем (например, куб размером 10 х 10 х 10 см) (ничего страшного если он рассыпется, главное взять нужный объем). Измельчить и уплотнить, чтобы удалить из него все поры. Измерить у полученной массы объем (мерным стаканом). Определить коэффициент пористости по формуле: e = 1 - V1/V0, где

e - коэффициент пористости
V0 - объем грунта в естественном состоянии
V1 - объем грунта в уплотненном состоянии

Пучинистость

По степени пучинистости:

Непучинистые
- гравий
- пески крупные
- пески средние
Пучинистые (Слабопучинистые, Среднепуинистые, Сильнопучинистые - Деформация пучения в течение зимы может достигать 15-20 см.)
- пески мелкие
- пески пылеватые
- глинистые

Характеристики

Естественная влажность (ω)
Влажность на границе раскатывания (пластичности) (ω_ρ)
Влажность на границе текучести (ω_L)
Текучесть (Показатель текучести) (I_L) [0; 1] $~I_{L}=(\omega -\omega _{\rho })/(\omega _{L}-\omega _{\rho })$
Коэффициент пористости [0.5 - 1.1]
Пластичность

Таблицы значений характеристик

Несущая способность грунтов:

Грунт	Несущая способность [кг/см²]
Пески средние	15.0
Пески мелкие	8.0
Пески пылеватые	5.0
Суглинок и супесь полутвердые	5.5
Суглинок и супесь тугопластичные	4.5
Суглинок и супесь мягкопластичные	3.5
Глина полутвердая	6.0
Глина тугопластичная	5.0
Глина мягкопластичная	4.0
Лёсс мягкопластичный	1.0

Расчетное сопротивление грунтов:

Грунт	Расчетное сопротивление [кг/см²]
Галечниковые (щебенистые) с заполнителем песчаным	6.0
Галечниковые (щебенистые) с заполнителем пылевато-глинистым	4.0
Гравийные (дресвяные) с заполнителем песчаным	5.0
Гравийные (дресвяные) с заполнителем пылевато-глинистым	3.5
Пески крупные	5.0
Пески средние	4.0
Пески мелкие маловлажные	3.0
Пески мелкие влажные	2.0
Пески мелкие насыщенные водой	2.0
Пески пылеватые маловлажные	2.5
Пески пылеватые влажные	1.4
Пески пылеватые насыщенные водой	1.0
Супесь, 0.5 (Коэффициент пористости), 0 (показатель текучести)	3.0
Супесь, 0.5, 1	3.0
Супесь, 0.7, 0	2.5
Супесь, 0.7, 1	2.0
Суглинок, 0.5, 0	3.0
Суглинок, 0.5, 1	2.5
Суглинок, 0.7, 0	2.5
Суглинок, 0.7, 1	1.8
Суглинок, 1.0, 0	2.0
Суглинок, 1.0, 1	1.0
Глина, 0.5, 0	6.0
Глина, 0.5, 1	4.0
Глина, 0.6, 0	5.0
Глина, 0.6, 1	3.0
Глина, 0.8, 0	3.0
Глина, 0.8, 1	2.0
Глина, 1.1, 0	2.5
Глина, 1.1, 1	1.0

Расчетные сопротивления насыпных грунтов (кг/см²):

Характеристика насыпи	Пески крупные, средней крупности и мелкие, шлаки	Пески пылеватые, супеси, суглинки, глины, золы
Насыпи, планомерно возведенные с уплотнением	2.0	1.5
Отвалы грунтов и отходов производства с уплотнением	2.0	1.5
Отвалы грунтов и отходов производства без уплотнения	1.5	1.0
Свалки грунтов и отходов производства с уплотнением	1.2	1.0
Свалки грунтов и отходов производства без уплотнения	1.0	0.8

Лабораторное и полевое определение физических характеристик

Производится согласно следующим ГОСТам и СНиПам: