≡× МЕНЮ

• Интерьер
• Окна
• Стены
• Проекты
• Постройки

Могут ли набухать обычные пылевато глинистые грунты. Классификация песчаных и глинистых грунтов. Тип фундамента от грунта

Число пластичности и показатель текучести пылевато-глинистого грунта.

Для пылевато-глинистых грунтов первостепенное значение имеет не общий зерновой (гранулометрический) состав, а содержание мелких и мельчайших частиц (плоскочешуйчатых или тонкоигольчатых мономинеральных частиц размером не менее 0,005 мм ) и, главное, диапазон влажности, в котором грунт будет пластичным.

Этот диапазон влажности характеризуется так называемым числом пластичности J Р и равен разности между двумя влажностями, соответствующими двум состояниям грунта: на границе текучести W L и на границе раскатывания (пластичности) W P:

J Р = W L – W P .

Граница текучести W L соответствует влажности, при которой грунт переходит в текучее состояние, а граница раскатывания W P – влажности, при которой грунт теряет свою пластичность.

В зависимости от числа пластичности выделяются три типа пылевато-глинистых грунтов: супесь , суглинок и глина (таблица 2 ГОСТ 25100-82).

Характерные влажности достаточно хорошо определяют физическое состояние пылевато-глинистых грунтов, которое в зависимости от содержания воды меняется в значительных пределах и может быть твердым, пластичным и текучим. Характеристикой состояния является консистенция, под которой понимается густота и в известной мере вязкость глинистых грунтов, обуславливающие их способность сопротивляться пластическому изменению формы. Числовой характеристикой консистенции является показатель текучести – J L , определяющий выражением

где W – влажность грунта в естественном состоянии.

Разновидность пылевато-глинистых грунтов по показателю текучести определяется по таблице 2 ГОСТ 25100-82.

Показателем текучести пользуются при выборе глубины заложения фундаментов, определении условного расчетного давления на грунты оснований по таблицам СНиП и в других случаях.

Необходимое оборудование и материалы:

o грунт (сухой и влажный);

o эксикатор, шпатель (нож);

o колба с водой, бюксы – 2 шт;

o балансирный конус;

o стандартный металлический стаканчик с подставкой;

o технический вазелин, чашка;

o весы с разновесами.

Подготовительные работы

Проба грунта была высушена до воздушно-сухого состояния, размельчена в фарфоровой ступке пестиком с резиновым наконечником и просеяна через сито с отверстиями 1 мм . Часть грунта была увлажена водой до состояния густого теста при перемешивании шпателем и выдержана в эксикаторе не менее 2 часов для равномерного распределения влаги.

Определение границы текучести

Граница текучести характеризуется влажностью (в долях единицы) грунтового теста, при которой стандартный конус погружается в него под собственным весом на глубину 10 мм за 5 секунд . Определение границы текучести и состоит в подборе такой влажности грунта.

Балансирный конус (рис. 3) с углом при вершине 30 °С имеет на расстоянии 10 мм от острия круговую риску. К основанию конуса прикреплено балансирное устройство в виде двух металлических грузов на концах стального прута. Общий вес прибора составляет 76 г .

Рисунок 3 - Приборы для определения границы текучести

Ход работы:

1. Грунтовое тесто тщательно перемешивают шпателем и укладывают небольшими порциями (без образования пустот) в металлический стаканчик; поверхность грунта выравнивают шпателем в уровень с краями стаканчика, который затем устанавливают на подставку.

2. К поверхности грунта подносят острие конуса, смазанное тонким слоем вазелина, и опускают, позволяя ему погрузиться в грунт в течение 5 с под собственным весом.

3. Погружение конуса за 5 сек на глубину менее 10 мм показывает, что влажность грунта еще не достигла границы текучести. В этом случае грунтовое тесто перекладывают в чашку и после добавления воды и тщательного перемешивания повторяют опыт. Если конус погрузился в глубину более 10 мм , следует добавить сухого грунта, перемешать его и повторить опыт.

К вычисляемым характеристикам глинистого грунта кроме плотности сухого грунта ρ d , пористости n , коэффициента пористости е и степени влажности S r , которые определяются аналогично песчаным грунтам, относятся число пластичности I Р и показатель текучести I L . Данные характеристики также считаются классификационными, т.к. по I Р и I L производят классификацию грунтов. Число пластичности определяется по формуле: I P = W L - W Р . Эта характеристика косвенно отражает количество глинистых частиц в грунте и используется для определения наименования глинистого грунта по табл. 5.3.

Таблица 5.3

Типы глинистых грунтов

Показатель текучести I L определяется по формуле: I L =( W - W Р )/ I P , где w - природная влажность грунта в долях единицы.

Показатель текучести используется для определения состояния (консистенции) глинистого грунта по табл. 5.4.

Таблица 5.4

Разновидности глинистых грунтов

Разновидности глинистых грунтов по консистенции	Показатель текучести
	I L < 0
пластичные	0 ≤ I L ≤ 1
	I L > 1
Суглинки и глины:
	I L < 0
полутвердые	0 ≤ I L ≤ 0,25
тугопластичные	0,25 < I L ≤ 0,50
мягкопластичные	0,50 < I L ≤ 0,75
текучепластичные	0,75< I L ≤ 1,00
	I L > 1,00

По окончании лабораторной работы определяют наименование и состояние глинистого грунта, а также его расчетное сопротивление по табл. 5.5 при проектировании оснований зданий и сооружений.

Таблица 5.5

Расчетные сопротивления r0 глинистых (непросадочных) грунтов

Значения всех вычисляемых характеристик грунта записывают в журнал.

По окончании лабораторной работы определяют наименование и состояние глинистого грунта, а также его расчетное сопротивление по табл. 2.3 при проектировании оснований зданий и сооружений или условное сопротивление по табл. 5.6 при проектировании оснований мостов и труб.

Таблица 5.6

Условное сопротивление глинистых грунтов

Примечания:

1. Для промежуточных значений JP и е, R0 определяется по интерполяции.

2. При значениях числа пластичности J P в пределах 5 - 10 и 15 - 20 следует принимать значения R 0 , приведенные в таблице, соответственно для супесей, суглинков и глин.

Вопросы для самоконтроля

Что такое плотность частиц грунта?

Как определяется плотность глинистого грунта?

Что такое влажность грунта и как она определяется?

Как определяется влажность на границе текучести?

Что такое граница раскатывания и как она определяется?

Что такое число пластичности и для чего оно определяется?

Для чего определяется показатель текучести?

Как определяется наименование и состояние (консистенция) глинистого грунта?

Как влияет влажность глинистого грунта на его расчетное (условное) сопротивление?

Что необходимо знать для определения расчетного (условного) сопротивления глинистого грунта?

Сравнение естественной влажности грунта с влажностью на границе раскатывания позволяет устанавливать его состояние по показателю текучести

, (1.11)

по которому глинистые грунты подразделяются на следующие разновидности:

твердая...................
< 0

пластичная.............от 0 до 1 включительно

текучая....................>1

Суглинки и глины:

твердые................................
< 0

полутвердые........................от 0 до 0,25

тугопластичные..................от 0,25 до 0,5

мягкопластичные................от 0,5 до 0,75

текучепластичные...............от 0,75 до 1

текучие.................................>1

Максимальная плотность и оптимальная влажность грунта

В процессе возведения земляных сооружений и планировки территорий приходится уплотнять грунты. При этом повышается прочность грунта, понижаются его водопроницаемость и капиллярность. Максимальная степень уплотнения необходима в верхних слоях насыпи, в которых возникают наибольшие напряжения от внешних нагрузок.

Степень уплотнения оценивается величиной коэффициента уплотнения. Уплотняя грунты с разной влажностью одной и той же работой уплотнения, получают различные значения величины плотности сухого грунта. Влажность, при которой достигается максимальная плотность сухого грунта
при стандартном уплотнении, называетсяоптимальной W opt .

В лабораторных условиях W opt и
определяют, используя прибор Союздорнии (рис. 1.7). Метод заключается в установлении зависимости плотности сухого грунта от его влажности при уплотнении образцов грунта с постоянной работой уплотнения и последовательном увеличении влажности грунта. Проводят не менее 5 – 6 опытов при разной влажности грунтов. Грунт уплотняют в стакане прибора послойно ударами груза массой 2,5 кг, падающего с высоты 30 см. Каждый слой грунта (всего 3 слоя) уплотняют 40 ударами. После уплотнения в каждом опыте определяюти
и строят график зависимости
(рис. 1.8).

По графику определяют влажность, при которой стандартным уплотнением достигается максимальная плотность сухого грунта
. Степень уплотнения земляного сооружения оценивается величиной коэффициента уплотнения

, (1.12)

где
– коэффициент уплотнения грунта земляного сооружения;– плотность сухого грунта;
– максимальная плотность того же сухого грунта при стандартном уплотнении. Величина
задается проектом земляного сооружения в диапазоне от 0,92 до 1,00.

Контрольные вопросы

1.Определение грунта по ГОСТ 25100-95.

2.Какие существуют генетические типы континентальных отложений?

3.Из чего состоят грунты?

4.Что понимается под структурой и текстурой грунта?

5.Каковы особенности глинистых минералов?

6.В каком виде в грунтах встречается вода?

7.Какие структурные связи существуют в грунтах?

8.Каковы размеры крупнообломочных, песчаных, пылеватых и глинистых частиц?

9.Что называется гранулометрическим составом грунта?

10.Как определить коэффициент неоднородности грунта?

11.Какие физические характеристики грунта являются основными?

12.Как классифицируются песчаные грунты?

13.Что называется числом пластичности?

14.Как классифицируются связные грунты?

15.Что такое показатель текучести? В каких пределах он изменяется?

16.Для чего служит метод стандартного уплотнения грунта?

5. Песчаные грунты состоят из частиц зерен кварца и других минералов крупностью от 0,1 до 2 мм, содержащие глины не более 3% и не обладают свойством пластичности. Пески разделяют по зерновому составу и размеру преобладающих фракций на гравелистые лески d>2 мм, крупные d>0,5 мм, средней крупности d>0,25 мм,мелкие d>0,1 мм и пылеватые d=0,05 - 0,005 мм.

Частицы грунта крупностью от d=0,05 - 0,005 мм называют пылеватыми . Если в песке таких частиц от 15 до 50 %, то их относят к категории пылеватых . Когда в грунте пылеватых частиц больше, чем песчаных, грунт называют пылеватым .

Чем крупнее и чище пески, тем большую нагрузку может выдержать слой основания из него. Сжимаемость плотного песка невелика, но скорость уплотнения под нагрузкой значительна, поэтому осадка сооружений на таких основаниях быстро прекращается. Пески не обладают свойством пластичности.

Гравелистые , крупные и средней крупности пески значительно уплотняются под нагрузкой, незначительно промерзают.

Тип крупнообломочных и песчаных грунтов устанавливается по гранулометрическому составу, разновидность – по степени влажности.

Глинистые – связные грунты, состоящие из частиц крупностью менее 0,005 мм, имеющих в основном чешуйчатую форму, с небольшой примесью мелких песчаных частиц. В отличие от песков глины имеют тонкие капилляры и большую удельную поверхность соприкосновения между частицами. Так как поры глинистых грунтов в большинстве случаев заполнены водой, то при промерзании глины происходит ее пучение.

Глинистые грунты делятся в зависимости от числа пластичности на глины (с содержанием глинистых частиц более 30%), суглинки (10...30%) и супеси (З...10%).

Несущая способность глинистых оснований зависит от влажности, которая определяет консистенцию глинистых грунтов. Сухая глина может выдерживать довольно большую нагрузку.

Тип глинистого грунта зависит от числа пластичности, разновидность – от показателя текучести.

Классификация грунтов по величине частиц.

6. По крупности минеральных частиц грунта, их взаимной связи и механической прочности грунты делят на пять классов: скальные, полускальные, крупнообломочные, песчаные (несвязные) и глинистые (связные).

К скальным грунтам относятся сцементированные водоустойчивые и практически несжимаемые породы (граниты, песчаники, известняки и т. п.), залегающие обычно в виде сплошных или трещиноватых массивов.

К полускальным грунтам относятся сцементированные породы, способные к уплотнению (мергели, алевролиты, аргиллиты и т. п.) и неводостойкие (гипс, гипсоносные конгломераты).

Крупнообломочные грунты состоят из несцементированных кусков скальных и полускальных пород; обычно содержат более 50 % обломков пород размером свыше 2 мм.

Песчаные грунты состоят из несцементированных частиц пород размером 0,05...2 мм; представляют собой, как правило, естественно разрушившиеся и преобразованные в различно степени скальные грунты; не обладают пластичностью.

Глинистые грунты также являются продуктом естественного разрушения и преобразования первичных горных пород, составляющих скальные грунты, но с преобладающим размером частиц менее 0,005 мм.

Классификация песчаных грунтов по степени влажности.

7. КРУПНООБЛОМОЧНЫе И ПЕСЧАНЫе ГРУНТЫ ПО СТЕПЕНИ ВЛАЖНОСТИ ПОДРАЗДЕЛЯЮТСЯ.

Глинистые грунтыявляются одним из наиболее распространенных типов горных пород. В состав глинистых грунтов входят очень мелкие глинистые частицы, размер которых меньше 0,01 мм и песчаные частицы. Глинистые частицыимеют форму пластин или чешуек.Глинистые грунты имеют большое количество пор.Отношение объема пор к объему грунта называется пористостью и может колебаться от 0,5 до 1,1. Пористость характеризует степень уплотнения грунта.Глинистый грунт очень хорошо поглощает и удерживает воду, которая при замерзании превращается в лед и увеличивается в объеме, увеличивая объем всего грунта. Это явление называется пучением. Чем больше в грунтах содержится глинистых частиц, тем сильнее они подвержены пучению.

Глинистые грунты обладают свойством связанности, которое выражается в способности грунта сохранять форму благодаря наличию глинистых частиц. В зависимости от содержанияглинистых частиц грунтыклассифицируют на глину, суглинки и супеси.

Способность грунта деформироваться под действием внешних нагрузок без разрываи сохранять форму после прекращения нагрузки называется пластичностью.

Число пластичности Ip — разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести WL и на границе раскатывания W p , W L и W p определяют по ГОСТ 5180.

Таблица 1. Классификация глинистых грунтов по содержанию глинистых частиц.

Грунт	частиц по массе, %	Число пластичности Ip
Суглинок

Число пластичности глинистых грунтов определяет их строительные свойства: плотность, влажность, сопротивление сжатию. С уменьшением влажности плотность возрастает и сопротивление сжатию увеличивается. С увеличением влажности плотность уменьшается и сопротивление сжатию также уменьшается.

Супесь.

Супесь содержит не более 10 % глинистых частиц, остальной объем этого грунта составляют песчаные частицы. Супесь практически не отличается от песка. Супесь бывает двух видов: тяжелая и легкая. Тяжелая супесь содержит от 6 до 10% глиняных частиц, в легкой содержание глинистых частиц от 3 до 6%.. При растирании супеси на влажной ладони можно увидеть частицы песка, после стряхивания грунта на ладони видны следы от глинистых частиц. Комки супеси в сухом состоянии легко рассыпаются и крошатся от удара. Супесь почти не скатываются в жгут. Шар, скатанный из увлажненного грунта, при легком давлении рассыпается.

Из-за высокого содержания песка супесь имеет сравнительно низкую пористость – от 0,5 до 0,7 (пористость — отношение объема пор к объему грунта), поэтому она может содержать меньше влаги и, следовательно, быть меньше подвержена пучению. Чем меньше пористость сухой супеси, тем больше ее несущая способность: при пористости 0,5 равна 3 кг/см 2 , при пористости 0,7 – 2,5 кг/см 2 . Несущая способность супеси не зависит от влажности, поэтому этот грунт можно считать непучинистым.

Суглинок.

Грунт, в котором содержание глинистых частиц достигает 30% от веса, называют суглинком. В суглинке, как и в супеси содержание песчаных частиц больше, чем глинистых. Суглинок обладает большей связанностью, чем супесь и может сохраняться в крупных кусках, не распадаясь на мелкие. Суглинки бывают тяжелыми (20% -30% глинистых частиц) и легкими (10% — 20% глинистых частиц).

Куски грунта в сухом состоянии менее тверды, чем глина. При ударе рассыпаются на мелкие куски. Во влажном состоянии мало пластичны. При растирании чувствуются песчаные частицы, комки раздавливаются легче, присутствуют более крупные песчинки на фоне более мелкого песка. Жгут, раскатанный из сырого грунта, получается коротким. Шар, скатанный из увлажненного грунта, при нажатии образует лепешку с трещинами по краям.

Пористость суглинка выше, чем супеси и колеблется от 0,5 до 1. Суглинок может содержать больше воды и, следовательно, больше, чем супесь, подвержен пучению.

Суглинки отличаются достаточно высокой прочностью, хотя подвержены к небольшой просадке и образованию трещин. Несущая способность суглинка – 3 кг/см 2 , в увлажненном – 2,5 кг/см 2 . Суглинки в сухом состоянии являются непучинистыми грунтами, При увлажнении глинистые частицы впитывают воду, которая в зимнее время превращается в лед, увеличиваясь в объеме, что приводит к пучению грунта.

Глина.

В состав глины входят больше 30% глинистых частиц. Глина имеет большую связанность. Глина в сухом состоянии — твердая, во влажном — пластичная, вязкая, прилипает к пальцам. При растирании пальцами песчаных частиц не чувствуется, раздавить комки очень трудно. Если кусок сырой глины разрезать ножом, то срез имеет гладкую поверхность, на которой не видно песчинок. При сдавливании шарика, скатанного из сырой глины, получается лепёшка, края которой не имеют трещин.

Пористость глины может достигать 1,1, она сильнее всех остальных грунтов подвержена морозному пучению. Глина в сухом состоянии имеет несущую способность 6 кг/см 2 , Глина, насыщенная водой, зимой может увеличиваться в объеме на 15%, теряя несущую способность до 3 кг/см 2 . При насыщении водой глина может перейти из твердого состояния в текучее.

В таблице 2 приведены способы, с помощью которых можно визуально определить вид и характеристики глинистых грунтов.

Таблица 2. Определение механического состава глинистых грунтов.

Наименование грунта	Вид в лупу	Пластичность
	Однородный тонкий порошок, частиц песка почти нет	Раскатывается в жгут и свертывается в кольцо
Суглинок	Преобладает песок, частиц глины 20 – 30%	При раскатывании получается жгут, при свертывании в кольцо распадается на части
	Преобладают частицы песка с небольшой примесью частиц глины	При попытке раскатывания жгут распадается на мелкие

Классификация глинистых грунтов.

Большинство глинистых грунтов в природных условиях в зависимости от содержания в них воды могут находиться в различном состоянии. Строительный стандарт (ГОСТ 25100-95 Классификация грунтов) определяет классификацию глинистых грунтов в зависимости от их плотности и влажности. Состояние глинистых грунтов характеризует показатель текучести IL — отношение разности влажностей, соответствующих двум состояниям грунта: естественному W и на границе раскатывания Wp , к числу пластичности Ip. В таблице 3 приведена классификация глинистых грунтов по показателю текучести.

Таблица 3. Классификация глинистых грунтов по показателю текучести.

Разновидность глинистого грунта	Показатель текучести
Супеси:
пластичные
Суглинки и глины:
полутвердые
тугопластичные
мягкопластичные
текучепластичные

По гранулометрическому составу и числу пластичности Ip глинистые группы подразделяют согласно таблице 4.

Таблица 4. Классификация глинистых грунтов по гранулометрическому составу и числу пластичности

	Число пластичности	частиц (2-0,5мм), % по массе
Супесь:
песчанистая
пылеватая
Суглинок:
легкий песчанистый
легкий пылеватый
тяжелый песчанистый
тяжелый пылеватый
Глина:
легкая песчанистая
легкая пылеватая
		Не регламентируется

По наличию твердых включений глинистые грунты подразделяют согласно таблице 5.

Таблица 5. Содержание твердых частиц в глинистых грунтах .

Разновидность глинистых грунтов
Супесь, суглинок, глина с галькой (щебнем)
Супесь, суглинок, глина галечниковые (щебенистые) или гравелистые (дресвяные)

Среди глинистых грунтов должны быть выделены:

Грунт заторфованный;

Просадочные грунты;

Набухающие (пучинистые) грунты.

Грунт заторфованный – песок и глинистый грунт, содержащий в своем составе в сухой навеске от 10 до 50 % (по массе) торфа.

По относительному содержанию органического вещества Ir глинистые грунты и пески подразделяют согласно таблице 6.

Таблица 6.Классификация глинистых грунтов по содержанию органических веществ

Разновидность грунтов	Относительное содержание органического вещества Ir, д. е.
Сильнозаторфованный
Среднезаторфованный
Слабозаторфованный
С примесью органических веществ

Грунт набухающий — грунт, который при замачивании водой или другой жидкостью увеличивается в объеме и имеет относительную деформацию набухания (в условиях свободного набухания) больше 0,04.

Грунт просадочный — грунт, который под действием внешней нагрузки и собственного веса или только от собственного веса при замачивании водой или другой жидкостью претерпевает вертикальную деформацию (просадку) и имеет относительную деформацию просадки e sl ³ 0,01.

В зависимости от просадки и собственного веса при замачивании просадочные грунты подразделяются на два типа:

• тип 1 - когда просадка грунта от собственного веса не превышает 5 см;
• тип 2 - когда просадка грунта от собственного веса более 5 см.

По относительной деформации просадочности e sl глинистые грунты подразделяют согласно таблице 7.

Таблица 7. Относительная деформация просадочности глинистых грунтов.

Разновидность глинистых грунтов	Относительная деформация просадочности e sl, д. е.
Непросадочный
Просадочный

Грунт пучинистый — дисперсный грунт, который при переходе из талого в мерзлое состояние увеличивается в объеме вследствие образования кристаллов льда и имеет относительную деформацию морозного пучения e fn ³ 0,01. Эти грунты не пригодны для строительства, их необходимо удалить и заменить грунтом с хорошей несущей способностью

По относительной деформации набухания без нагрузки e sw глинистые грунты подразделяют согласно таблице 8.

Таблица 8. Относительная деформация набухания глинистых грунтов.

Разновидность глинистых грунтов	Относительная деформация набухания без нагрузки e sw, д. е.
Ненабухающий
Слабонабухающий
Средненабухающий
Сильнонабухающий