ГОСТ Грунты. Классификация Основные определения и классификация

Определение грунта по ГОСТ Грунт горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека. Грунты могут служить: 1) материалом основании зданий и сооружений; 2) средой для размещения в них сооружений; 3) материалом самого сооружения.

Грунт- многофазная система, состоящая из твердых минеральный частиц с примесью органики. В пористом пространстве содержиться вода и газ (воздух)

Основные характеристики грунта Структура грунта пространственная организация компонентов грунта, характеризующаяся совокупностью морфологических (размер, форма частиц, их количественное соотношение), геометрических (пространственная композиция структурных элементов) и энергетических признаков (тип структурных связей и общая энергия структуры) и определяющаяся составом, количественным соотношением и взаимодействием компонентов грунта. Текстура грунта пространственное расположение слагающих грунт элементов (слоистость, трещиноватость и др). Состав грунта вещественный категория, характеризующая химико-минеральный состав твердых, жидких и газовых компонентов.

Иерарахия и основные принципы классификации (п. 4.1) Класс -по общему характеру структурных связей; Группа- по характеру структурных связей (с учетом их прочности); Подгруппа- по происхождению и условиям образования; Тип- по вещественному составу; Вид- по наименованию грунтов (с учетом размеров частиц и показателей свойств); Разновидности- по количественным показателям вещественного состава, свойств и структуры грунтов

Основные классы грунтов (Таблицы 1-4) I КЛАСС ПРИРОДНЫХ СКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ II КЛАСС ПРИРОДНЫХ ДИСПЕРСНЫХ ГРУНТОВ III КЛАСС ПРИРОДНЫХ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ IV КЛАСС ТЕХНОГЕННЫХ ГРУНТОВ (СКАЛЬНЫХ, ДИСПЕРСНЫХ И МЕРЗЛЫХ)

Определения классов Грунт скальный грунт, состоящий из кристаллитов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа. Грунт полускальный грунт, состоящий из одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурный связи цементационного типа. Условная граница между скальными и полускальными грунтами принимается по прочности на одноосное сжатие (Rc 5 МПа скальные грунты, Rc 5 МПа полускальные грунты).

Предел прочности на одноосное сжатие Предел прочности грунта на одноосное сжатие Rc, МПа отношение нагрузки, при которой происходит разрушение образца, к площади первоначального поперечного сечения.

Грунт дисперсный грунт, состоящий из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабосвязанных друг с другом; образуется в результате выветривания скальных грунтов с последующей транспортировкой продуктов выветривания водным или эоловым путем и их отложения. Грунт мерзлый грунт, имеющий отрицательную или нулевую температуру, содержащий в своем составе видимые ледяные включения и (или) лед- цемент и характеризующийся криогенными структурными связями. Техногенные грунты естественные грунты, измененные и перемещенные в результате производственной и хозяйственной деятельности человека, и антропогенные образования.

Классификационные показатели ФМС Группа показателей состава и свойств, на основании которых грунты подразделяются на виды и разновидности Показатели вплоть до вида характеризуют в основном состав грунта, разновидность- характеризуется по составу и состоянию.

Визуальная оценка прочности скальных и полускальных пород Очень прочные и прочные- поглощение воды не замечается, керн руками не разламывается, с трудом разбивается молотком, удар звонкий, излом раковистый или ровный Средней прочности и мало прочные- замечается поглощение воды, керн раскалывается относительно легко (по слоистости), звенит под ударом слабо, руками разламывается с трудом, между ладонями не растирается Пониженной и низкой прочности- поглощение воды сильное, керн разламывается руками, иногда растирается в ладонях, при ударе крошится на мелкие обломки, звук удара глухой Очень низкой прочности (рухляк)- поглощение воды очень сильное, керн крошится руками, распадаясь на мелкие обломки

Примеры Гранит мелкокристаллический слаботрещиноватый слабовыветрелый прочный Песчаник крупнокристаллический (крупнозернистый) трещиноватый выветрелый пониженной прочности

Дисперсные грунты- основной объект изучения инженерной геологии (Таблица 2) Дисперсные грунты характеризуются относительно слабыми водно-коллоидными (слипание частиц) и механическими (трение между частицами) связями. Представлены в основном нелитифицированными осадочными четвертичными отложениями различного генезиса (происхождения). Развиты практически повсеместно.

Определения основных видов Грунт глинистый связный минеральный грунт, обладающий числом пластичности Ip 1% (0.01 д.е.). Песок несвязный (сыпучий) минеральный грунт, в котором масса частиц размером меньше 2 мм составляет более 50 % (Ip = 0). Грунт крупнообломочный несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером крупнее 2 мм составляет более 50 %.

Основные типы дисперсных грунтов Глинистые грунты: Супеси Суглинки Глины Песчаные грунты: Пески гравелистые Пески крупные Пески средней крупности Пески мелкие Пески пылеватые

Крупнообломочные грунты (в зависимости от размеров и окатанности): Валунный грунт (неокатанные обломки- глыбовый) Галечниковые (неокатанные обломки- щебенистый) Гравийный грунт (неокатанные обломки- дресвянистый)

Органо-минеральные грунты Илы (глинистые, суглинистые, супесчаные) Сапропели Торф Оторфованные грунты Почвы

Типы глинистых грунтов Супеси- глинистые слабо пластичные грунты (1<Ip<7), в гранулометрическом составе которых преобладают песчаные и пылеватые частицы. Глинистые частицы содержаться небольших количествах.

Суглинки- пластичные (7<Ip<17) глинистые грунты, раскатываются в тонкий шнур между ладонями, поверхность среза матовая блестящая. В составе преобладают пылевато-глинистые частицы. Содержание песчаных не превышает обычно 10-15%.

Глины- высокопластичные (Ip>17) глинистые грунты, раскатываются в тонкий шнур между ладонями, поверхность среза матовая жирная блестящая. В составе преобладают глинистые частицы. Количество песчаных зерен обычно не превышает 10%.

Примечание Заполнитель- относительно более мелкий (тонкий) по составу грунт, заполняющий пространство между крупными (более 2 мм) обломками. При наличии в крупнообломочных грунтах песчаного заполнителя более 40% или глинистого заполнителя более 30% от обшей массы воздушно-сухого грунта в наименовании крупнообломочного грунта добавляется наименование вида заполнителя и указывается характеристика его состояния. Вид заполнителя устанавливается после удаления из крупнообломочного грунта частиц крупнее 2 мм.

ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНЫЕ ГРУНТОЫ Торф органический грунт, образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50 % (по массе) и более органических веществ. Грунт заторфованный песок и глинистый грунт, содержащий в своем составе в сухой навеске от 10 до 50% (по массе) торфа.

Сапропель пресноводный ил, образовавшийся на дне застойных водоемов из продуктов распада растительных и животных организмов и содержащий более 10 % (по массе) органического вещества в виде гумуса и растительных остатков. Сапропель имеет коэффициент пористости е > 3, как правило, текучую консистенцию IL > 1, высокую дисперсность содержание частиц крупнее 0,25 мм обычно не превышает 5 % по массе. Ил водонасыщенный осадок преимущественно морских акваторий, содержащий органическое вещество в виде растительных остатков и гумуса. Обычно верхние слои ила имеют коэффициент пористости е 0,9, текучую консистенцию I L > 1, содержание частиц меньше 0,01 мм составляет 3050 % по массе.

Гранулометрический состав Гранулометрический состав количественное соотношение частиц различной крупности в дисперсных грунтах. Определяется по ГОСТ

Гранулометрические фракции в мм Валунные (<200) <200 Галька (щебень) (200-10) Гравий (дресва) (10-2) Песчаные (2-0.05) Грубые 2-1 Крупные Средние Мелкие Пылеватые Пылеватые ( ) Крупные Мелкие Глинистые (<0.005) <0.001 Содержание фракций размером более 0.1 мм определяется с помощью набора сит Более мелкие фракции определяются ареометрическим и/или пипеточным методами

Степень неоднородности Степень неоднородности гранулометрического состава Cu показатель неоднородности гранулометрического состава. Определяется по формуле где d60, d10 диаметры частиц, мм, меньше которых в грунте содержится соответственно 60 и 10% (по массе) частиц.

Влажность Влажность грунта W- отношение массы воды в объеме грунта к массе этого грунта, высушенного до постоянной массы. Определяется по ГОСТ методом высушивания до постоянной массы при температуре 105 о С. Формула расчета: W= (m1 – m0) / (m0-m) m- масса вмещающей грунт емкости m0- масса грунта после высушивания и вмещающий грунт емкости m1- масса влажного грунта и вмещающей его емкости

Число пластичности Число пластичности Ip разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести W L и на границе раскатывания Wp. W L и Wp определяют по ГОСТ Ip= W L – Wp Значения числа пластичность зависят от содержания в грунте тонких пылевато- глинистых частиц. При увеличении содержания этих частиц число пластичности возрастает, а при уменьшении- снижается. Т.е. число пластичности отражает состав грунта

Пределы пластичности по ГОСТ Граница текучести W L влажность грунта, при которой грунт находится на границе пластичного и текучего состояний. Границу текучести следует определять как влажность приготовленной из исследуемого грунта пасты, при которой балансирный конус погружается под действием собственного веса за 5 с на глубину 10 мм. Граница раскатывания (пластичности) Wp влажность грунта, при которой грунт находится на границе твердого и пластичного состояний. Границу раскатывания (пластичности) следует определять как влажность приготовленной из исследуемого грунта пасты, при которой паста, раскатываемая в жгут диаметром 3 мм, начинает распадаться на кусочки длиной 310 мм.

Показатель текучести- характеризует консистенцию глинистых грунтов Показатель текучести I L отношение разности влажностей, соответствующих двум состояниям грунта: естественному W и на границе раскатывания Wp, к числу пластичности Ip. I L = (W - Wp) / Ip При отрицательных значениях I L грунты являются твердыми, при величине более 1- текучими, в диапазоне от 0 до 1- пластичными.

Плотность по ГОСТ Плотность грунта- определяется отношением массы образца грунта к его объему- - плотность грунта, г/см 3. Определяется методом режущего кольца и объемного взвешивания в воде Плотность скелета грунта плотность сухого грунта d, г/см 3, определяемая по формуле: где плотность грунта, г/см 3 ; W влажность грунта, д. е. Плотность частиц грунта определяется отношением массы частиц грунта к их объему s - плотность грунта, г/см 3. Определяется пикнометрическим методом

Коэффициент пористости (е)- отношение разницы плотностей частиц грунта и сухого грунта к плотности сухого грунта где s плотность частиц грунта, г/см 3 ; d плотность сухого грунта, г/см 3.

Степень влажности- характеризуется коэффициентом водонасыщения Коэффициент водонасыщения Sr, д. е.- степень заполнения объема пор водой. Определяется по формуле: где W природная влажность грунта, д. е.; е коэффициент пористости; s плотность частиц грунта, г/см 3; w плотность воды, принимаемая равной 1 г/см 3.

Относительная деформация набухания без нагрузки Грунт набухающий грунт, который при замачивании водой или другой жидкостью увеличивается в объеме и имеет относительную деформацию набухания (в условиях свободного набухания) sw 0,04. Относительная деформация набухания без нагрузки sw, д. е. отношение увеличения высоты образца грунта после свободного набухания в условиях невозможности бокового расширения к начальной высоте образца природной влажности. Определяется по ГОСТ

Засоленность Степень засоленности характеристика, определяющая количество воднорастворимых солей в грунте Dsal, %. Водрастворимые соли- соли кислот НCl, H 2 CO3, H 2 SO4, HNO3 и металлов Mg, Ca, K, Na, Fe (двух- и трехвалентного)

Относительное содержание органического вещества Относительное содержание органического вещества Ir, д. е. отношение массы сухих растительных остатков к массе абсолютно сухого грунта.

Степень плотности Степень плотности песков I D определяется по формуле: где е коэффициент пористости при естественном или искусственном сложении; e max коэффициент пористости в предельно-плотном сложении; e min коэффициент пористости в предельно-рыхлом сложении.