Происхождение, условия формирования и зерновой состав различных видов грунтов

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

Грунтами мы называем горные породы, залегающие в поверхностной части земной коры. Все виды грунтов можно разделить на три основные группы:

1) грунты типа твердого тела (скальные и полускальные);

2) грунты типа сыпучего тела (крупнообломочные, песчаные);

3) грунты типа связанного тела (глинистые).

К скальным грунтам относятся магматические, метаморфические, осадочные породы с жесткими связями между зернами, залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива. Свойства скальных грунтов изучают в курсе " Механика горных пород".

В механике грунтов в основном изучают физические и механические свойства нескальных грунтов: крупнообломочных, песчаных и глинистых.

По своему происхождению и условиям формирования грунты разделяются на континентальные и морские отложения.

К континентальным отложениям относятся: элювиальные, залегающие в месте первоначального их возникновения; делювиальные, располагающиеся на склонах той же возвышенности, где они возникли, и перемещаемые только под действием силы тяжести и атмосферных вод; аллювиальные, переносимые водными потоками на значительные расстояния и образующие мощные слоистые толщи; ледниковые, образовавшиеся в результате действия ледников – валунные глины и суглинки (морены); водно-ледниковые – пески и галечники; озерно-ледниковые – ленточные глины, суглинки и супеси; эоловые, которые представляют собой продукты физического выветривания горных пород пустынных областей, переносимые воздушными течениями – лессовые грунты и пески дюн и барханов.

К морским отложениям относятся толщи дисперсных глин, органогенных грунтов ракушечников, органо-минеральные образования – илы, заторфованные грунты, различные пески и галечники.

Скальные грунты при работе под нагрузкой подчиняются обычным законам сопротивления материалов. В связи с этим в механике грунтов принято называть грунтами дисперсные (измельченные) тела, связи между отдельными частицами которых либо отсутствуют, либо обладают прочностью, значительно меньшей, чем прочность самих частиц.

При рассмотрении свойств грунтов следует различать их крайние разновидности – грунты типа песков и грунты типа глин. Между песками и глинами существуют промежуточные разновидности грунтов – супеси, суглинки. Свойства грунтов этих разновидностей зависят от содержания в их составе песчаных и глинистых частиц.

Фактические свойства песков и глин различны: глина пластична, а песок непластичен; при увлажнении глина переходит сначала в пластичное состояние, а затем – в текучее, а песок никогда не обладает свойством пластичности. При увлажнении глина набухает, а при высыхании дает усадку; песок этими свойствами не обладает; глина практически водонепроницаема, а песок обладает фильтрационной способностью и тем большей, чем крупнее размеры песчаных частиц; глина сильно сжимаема и деформации в ней протекают медленно; песок сжимается быстро, но незначительно. Такое различие свойств песков и глин объясняется их различным составом. Частицы, относящиеся к песчаным или глинистым, различаются по крупности, по форме, по минеральному составу. Крупность песчаных частиц колеблется от 2 до 0, 05 мм. Глинистые частицы имеют размер менее 0, 005 мм. Между указанными граничными размерами 0, 05 - 0, 005 мм находятся пылеватые частицы.

Песчаные частицы обладают зернистой формой (зерно имеет размеры одного порядка во всех направлениях), поэтому песчаные грунты обладают жесткостью; глинистые частицы имеют форму пластинчатую, чешуйчатую, игольчатую, что придает глинистым грунтам повышенную упругость.

Песчаные частицы представляют собой продукт механического разрушения скальных пород; глинистые частицы образовались в результате изменения химического состава при выветривании минералов, слагающих скальные породы.

На свойства глин сильно влияет вода, заполняющая поры - промежутки между частицами. В глинистых грунтах между частицами малых размеров действуют огромные по удельной величине силы молекулярного притяжения, придающие глинам связанность. Вода, заполняя поры, играет роль среды, в которой эти силы притяжения развиваются.

Размеры частиц, составляющих грунт, во многом определяют его свойства. Содержание в грунте частиц различной крупности, выраженное в процентах от общего веса сухого грунта, характеризует зерновой (гранулометрический) состав грунта. Для суждения о зерновом составе грунт делят на фракции, включающие частицы соответствующих размеров. По содержанию фракций классифицируют грунт.

Для определения зернового состава песчаных грунтов пользуются методами механического анализа, т.е. выделения из грунта путем рассева на ситах отдельных фракций и определения отношения веса каждой фракции к общему весу взятой навески грунта. В соответствии с ГОСТ 25100-95 крупнообломочные грунты и пески подразделяются по гранулометрическому составу на разновидности (табл.1.1).

При наличии в крупнообломочных грунтах песчаного заполнителя более 40% или глинистого заполнителя более 30% общей массы воздушно сухого грунта к наименованию крупнообломочного грунта добавляется наименование вида заполнителя и указывается характеристика его состояния.

Таблица 1.1

Разновидности грунтов	Размер зерен, частиц, диаметром свыше, мм	Содержание зерен, частиц, % по массе
Крупнообломочные: валунный (при преобладании неокатанных частиц – глыбовый)		Свыше 50
галечниковый (при неокатанных гранях – щебенистый)		Свыше 50
гравийный (при неокатанных гранях – дресвяный)		Свыше 50
Пески: гравелистый крупный средней крупности мелкий пылеватый	0, 50 0, 25 0, 10 0, 10	Свыше 25 Свыше 50 Свыше 50 75 и выше Менее 75

Степень неоднородности гранулометрического состава (показатель неоднородности) C_u определяется по формуле

, (1.1)

где d₆₀, d₁₀– диаметры частиц, которых в грунте содержится соответственно 60 и 10% (по массе) частиц, мм.

По степени неоднородности гранулометрического состава C_u крупнообломочные грунты и пески подразделяют на однородный грунт (C_u £ 3) и неоднородный грунт (C_u > 3).

Для определения гранулометрического состава глинистых грунтов используют пипеточный и ареометрический методы [19].

При помощи ситового анализа можно выделить фракции до 0, 1 мм.

Изучением влияния зернового состава на свойства грунта и изысканием методов проведения зернового анализа занимались многие ученые, в основном работающие в области дорожного строительства, и в их числе профессора Н.Н.Иванов, В.В.Охотин, А.Н.Сабенин и др.

Наиболее широко распространена классификация глинистых грунтов по зерновому составу, предложенная проф.В.В.Охотиным. Эта классификация носит название 3-членной, согласно положенному в ее основу принципу выделения трех основных групп фракций (табл.1.2):

1) глинистой, с частицами размером менее 0, 005 мм;

2) пылеватой – 0, 005 - 0, 05 мм;

3) песчаной – 0, 05 - 2 мм.

Таблица 1.2

Наименование грунта	Содержание частиц, % по весу
глинистые	пылеватые	песчаные
Тяжелая глина Глина Тяжелый суглинок Средний суглинок Легкий суглинок Супесь Песок Песок пылеватый Пылеватый грунт	> 60 60-30 30-20 20-15 15-10 10-3 < 3 < 3 < 3	– – – – – < 20 20-50 > 50	< 3 Больше, чем пылеватых

Примечание. Если пылеватых содержится больше, чем песчаных, то к названию грунта добавляется слово “пылеватый”.

Содержание глинистых и песчаных частиц придает грунтам свойства, описанные выше. Пылеватые частицы ухудшают свойства как глинистых, так и песчаных грунтов: для первых они уменьшают связаность, пластичность, повышают водопроницаемость, а для вторых увеличивают сжимаемость, придают подвижность при водонасыщении.

Согласно ГОСТ 25100-95 глинистые грунты по гранулометрическому составу и числу пластичности подразделяются на следующие разновидности (табл.1.3): супесь, суглинок, глина.

Таблица 1.3

Разновидность глинистых грунтов	Число пластичности, I_п	Содержание песчаных частиц (2 - 0, 05 мм), % по массе
Супесь: песчанистая пылеватая	От 1 до 7 включ.	50 и более Менее 50
Суглинок: легкий песчанистый легкий пылеватый тяжелый песчанистый тяжелый пылеватый	Свыше 7 до 12 включ. То же Свыше 12 до 17 включ. То же	40 и более Менее 40 40 и более Менее 40
Глина: легкая песчанистая легкая пылеватая тяжелая	Свыше 17 до 27 включ. Свыше 17 до 27 включ. Свыше 27	40 и более Менее 40 Не регламентируется

Мелкие частицы грунта – пылеватые, глинистые – способны образовывать агрегаты, в которых роль цементирующего вещества выполняют соли или коллоиды; агрегаты могут образовываться также под влиянием сил электрического притяжения. Наличие стойких агрегатов может способствовать созданию ложного представления о якобы незначительном содержании тонких фракций и повышенном – более крупных фракций.

Именно поэтому зерновой состав глинистых грунтов не может служить определяющим для присвоения ему наименования, особенно если в этом грунте содержится большое количество коллоидов. Созданные коллоидами ложные агрегаты могут быть легко приняты за пылеватые частицы, хотя их свойства совершенно отличны от пыли. Таким образом, данными о зерновом составе глинистых грунтов для их классификации можно пользоваться лишь ориентировочно.

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒