Глинисті ґрунти. Пиловидно-глинистих ґрунтів Різновид глинистих ґрунтів

1.4.2. Фізичні властивості ґрунтів

Властивості ґрунтів слід характеризувати кількісними показниками, які залежать від складу, будови та стану ґрунтів. Вони визначаються з дослідів, найчастіше із зразками ґрунту, відібраними в польових умовахіз збереженням природної структури та вологості. Відповідність отриманих таким чином характеристик стану ґрунту, що залягає в основі споруди, є одним з найважливіших умовточності інженерних прогнозів

Розглянемо лише характеристики ґрунтів, які визначають їх Фізичні властивості. Фізичний стан грунтів визначається в основному трьома характеристиками: щільністю грунту, щільністю мінеральних частинок та вологістю грунту. Інші характеристики є розрахунковими з використанням цих трьох.

Уявімо собі окремий об'єм грунту V, Що складається з твердого, рідкого та газоподібного компонентів, кожен з яких має відповідні обсяг та масу (рис. 1.5).

Щільність ґрунту- Відношення маси ґрунту до його обсягу, має розмірність г/см 3 , т/м 3:

. (1.1)

Щільність ґрунту залежить від його мінералогічного складу, пористості та вологості та змінюється в межах 1,5 ÷ 2,4 г/см 3 . Вона визначається методом різального кільця з відомим обсягом або парафінування зразка довільної форми. Щільність є важливою характеристикоюгрунту та використовується при розрахунках несучої здатностіоснови, природного тискуґрунту, тиску ґрунту на підпірні стінки, стійкості зсувних схилів та укосів.

Щільність частинок ґрунту- Відношення маси твердих частинок до їх обсягу

= , (1.2)

залежить тільки від їхнього мінералогічного складу. Для ґрунтів вона змінюється від 2,4 до 3,2 г/см3, у тому числі для пісків – від 2,55 до 2,66 г/см3, для супісків – від 2,66 до 2,68 г/см. 3 для суглинків – від 2,68 до 2,72 г/см 3 , для глин – від 2,71 до 2,76 г/см 3 . Щільність частинок визначається за допомогою пікнометра.

Вологість ґрунту- Відношення маси води до маси твердих частинок, що виражається у відсотках або в частках одиниці

W= (1.3)

і визначається висушуванням зразка ґрунту в термостаті за температури 105 ºC до досягнення стабільної маси висушеного ґрунту. Природна вологість ґрунтів змінюється в широких межах від одиниць до сотень відсотків. Високі значення вологості властиві малоущільненим водонасиченим глинистим ґрунтам, низькі – маловологим великоуламковим, піщаним та лесовим ґрунтам.

Наведені вище основні фізичні характеристики ґрунту завжди визначаються експериментально. Вони використовуються для розрахунку інших, зазначених нижче характеристик.

Щільність сухого ґрунтуабо щільність скелета ґрунту визначається як відношення маси частинок ґрунту до всього об'єму ґрунту:

Використовуючи вирази (1.1) та (1.3), можна записати

Вологість ґрунтів визначають висушуванням проби ґрунту при температурі 105°С до постійної маси. Відношення різниці мас проби до та після висушування до маси абсолютно сухого ґрунту дає значення вологості, що виражається у відсотках чи частках одиниці. Частка заповнення пір грунту водою - ступінь вологості S rрозраховують за формулою (див. табл. 1.3). Вологість піщаних ґрунтів (за винятком пилуватих) змінюється в невеликих межах і практично не впливає на міцнісні та деформаційні властивості цих ґрунтів.

Характеристики пластичності пилувато-глинистих ґрунтів - це вологість на межах плинності w Lта розкочування w p, що визначаються в лабораторних умовах, а також кількість пластичності I pта показник плинності I Lобчислювані за формулами (див. табл. 1.3). Характеристики w L, w pі I рє непрямими показниками складу (гранулометричного та мінералогічного) пилувато-глинистих ґрунтів. Високі значення цих характеристик властиві ґрунтам з великим вмістом глинистих частинок, а також ґрунтам, до мінералогічного складу яких входить монтморилоніт.

1.3. КЛАСИФІКАЦІЯ ГРУНТІВ

Ґрунти основ будівель та споруд поділяються на два класи: скельні (ґрунти з жорсткими зв'язками) та нескельні (ґрунти без жорстких зв'язків).

Нескельні ґрунти поділяють на великоуламкові, піщані, пилувато-глинисті, біогенні та ґрунти.

До великоуламкових відносяться несцементовані грунти, в яких маса уламків більше 2 мм становить 50% і більше. Піщані - це ґрунти, що містять менше 50% частинок більше 2 мм і не володіють властивістю пластичності (число пластичності I р < 1 %).ТАБЛИЦЯ 1.5. КЛАСИФІКАЦІЯ ВЕЛИКООБЛАМКОВИХ І ПІЩАНИХ ГРУНТІВ ЗА ГРАНУЛОМЕТРИЧНИМ СКЛАДОМ

Крупноуламкові та піщані грунти класифікуються за гранулометричним складом (табл. 1.5) та за ступенем вологості (табл. 1.6).

ТАБЛИЦЯ 1.6. ПІДРОЗДІЛ ВЕЛИКООБЛОМКОВИХ І ПІЩАНИХ ГРУНТІВ ЗА СТУПЕНЮ ВОЛОГИ S r

Властивості великоуламкового ґрунту при вмісті піщаного заповнювача більше 40% і пилувато-глинистого понад 30% визначаються властивостями заповнювача і можуть встановлюватися за випробуванням заповнювача. При меншому вмісті заповнювача властивості великоуламкового ґрунту встановлюють випробуванням ґрунту в цілому. При визначенні властивостей піщаного заповнювача враховують такі його характеристики - вологість, щільність, коефіцієнт пористості, а пилувато-глинистого заповнювача - додатково число пластичності та консистенцію.

Основним показником піщаних ґрунтів, що визначає їх міцнісні та деформаційні властивості, є щільність додавання. За щільністю складання піски поділяються за коефіцієнтом пористості е, питомий опір ґрунту при статичному зондуванні q зта умовному опору ґрунту при динамічному зондуванні q d(Табл. 1.7).

При відносному вмісті органічної речовини 0,03< I від≤ 0,1 піщані ґрунти називають ґрунтами з домішкою органічних речовин. За ступенем засоленості великоуламкові та піщані ґрунти поділяють на незасолені та засолені. Крупноуламкові ґрунти відносяться до засолених, якщо сумарний вміст легко- та середньорозчинних солей (% від маси абсолютно сухого ґрунту) дорівнює або більше:

− 2 % - при вмісті піщаного заповнювача менше 40 % або пилувато-глинистого заповнювача менше 30 %

− 0,5 % - при вмісті піщаного заповнювача 40 % та більше;

− 5 % - при вмісті пилувато-глинистого заповнювача 30 % і більше.

Піщані ґрунти відносяться до засолених, якщо сумарний вміст зазначених солей становить 0,5 % і більше.

Пилувато-глинисті ґрунти поділяють за кількістю пластичності. I p(табл. 1.8) та за консистенцією, що характеризується показником плинності I L(Табл. 1.9). ТАБЛИЦЯ 1.7. ПІДРОЗДІЛ ПІЩАНИХ ГРУНТІВ ЗА ЩІЛЬНОЮ ДОДАТКОЮ

Пісок	Підрозділ за щільністю додавання
щільний	середньої щільності	пухкий
По коефіцієнту пористості
Гравий, великий і середньої крупності	e < 0,55	0,55 ≤ e ≤ 0,7	e > 0,7
Дрібний	e < 0,6	0,6 ≤ e ≤ 0,75	e > 0,75
Пилуватий	e < 0,6	0,6 ≤ e ≤ 0,8	e > 0,8
За питомим опором ґрунту, МПа, під наконечником (конусом) зонда при статичному зондуванні
	q c > 15	15 ≥ q c ≥ 5	q c < 5
Дрібний незалежно від вологості	q c > 12	12 ≥ q c ≥ 4	q c < 4
Пилуватий: маловологий та вологий водонасичений	q c > 10 q c > 7	10 ≥ q c ≥ 3 7 ≥ q c ≥ 2	q c < 3 q c < 2
За умовним динамічним опором ґрунту МПа, зануренню зонда при динамічному зондуванні
Великий та середньої крупності незалежно від вологості	q d > 12,5	12,5 ≥ q d ≥ 3,5	q d < 3,5
Дрібний: маловологий та вологий водонасичений	q d > 11 q d > 8,5	11 ≥ q d ≥ 3 8,5 ≥ q d ≥ 2	q d < 3 q d < 2
Пилуватий маловологий та вологий	q d > 8,8	8,5 ≥ q d ≥ 2	q d < 2

ТАБЛИЦЯ 1.8. ПІДРОЗДІЛ ПИЛЮВАТО-ГЛИНИСТИХ ГРУНТІВ ЗА ЧИСЛОМ ПЛАСТИЧНОСТІ

Серед пилувато-глинистих ґрунтів необхідно виділяти лесові ґрунти та мули. Лесові ґрунти - це макропористі ґрунти, що містять карбонати кальцію і здатні при замочуванні водою давати під навантаженням просідання, легко розмокати і розмиватися. Іл - водонасичений сучасний осад водойм, що утворився в результаті протікання мікробіологічних процесів, що має вологість, що перевищує вологість на межі плинності, та коефіцієнт пористості, значення якого наведені в табл. 1.10.

ТАБЛИЦЯ 1.9. ПІДРОЗДІЛ ПИЛЮВАТО-ГЛИНИСТИХ ГРУНТІВ ЗА ПОКАЗНИКОМ ТЕКУЧОСТІ

ТАБЛИЦЯ 1.10. ПІДРОЗДІЛ ІЛОВ ЗА КОЕФІЦІЄНТОМ ПОРОСТІ

Пилувато-глинисті ґрунти (супеси, суглинки та глини) називають ґрунтами з домішкою органічних речовин при відносному вмісті цих речовин 0,05< I від≤ 0,1. За ступенем засоленості супіски, суглинки та глини поділяють на незаселені та засолені. До засолених відносяться ґрунти, в яких сумарний вміст легко- та середньорозчинних солей становить 5 % і більше.

Серед пилувато-глинистих ґрунтів необхідно виділяти ґрунти, що виявляють специфічні несприятливі властивості при замочуванні: просадні та набухають. До просадних відносяться грунти, які під дією зовнішнього навантаження або власної ваги при замочуванні водою дають осадку (просідання), і при цьому відносна просадність ε sl≥ 0,01. До набухаючим відносяться ґрунти, які при замочуванні водою або хімічними розчинами збільшуються в обсязі, і при цьому відносне набухання без навантаження ε sw ≥ 0,04.

]: скельні (ґрунти з жорсткими зв'язками) та нескельні (ґрунти без жорстких зв'язків).

ГОСТ 25100-95 Ґрунти. Класифікація

У класі скельних ґрунтів виділяють магматичні, метаморфічні та осадові породи, які поділяються за міцністю, розм'якшенням та розчинністю відповідно до табл. 1.4. До скельних ґрунтів, міцність яких у водонасиченому стані менше 5 МПа (напівскальні), відносяться глинисті сланці, пісковики з глинистим цементом, алевроліти, аргіліти, мергелі, крейди. При водонасиченні міцність цих ґрунтів може знижуватися в 2-3 рази. Крім того, у класі скельних ґрунтів виділяються також штучні - закріплені в природному заляганні тріщинуваті скельні та нескельні ґрунти.

ТАБЛИЦЯ 1.4. КЛАСИФІКАЦІЯ СКЕЛЬНИХ ГРУНТІВ

Грунт	Показник
За межі міцності на одновісне стиск у водонасиченому стані, МПа
Дуже міцний	R c > 120
Міцний	120 ≥ R c > 50
Середньої міцності	50 ≥ R c > 15
Маломіцний	15 ≥ R c > 5
Зниженою міцністю	5 ≥ R c > 3
Низька міцність	3 ≥ R c ≥ 1
Дуже низької міцності	R c < 1
За коефіцієнтом розм'якшення у воді
Нерозм'якшується	K saf ≥ 0,75
Розм'якшується	K saf < 0,75
За ступенем розчинності у воді (осадові цементовані), г/л
Нерозчинний	Розчинність менше ніж 0,01
Важкорозчинний	Розчинність 0,01-1
Середньорозчинний	- \|\| - 1—10
Легкорозчинний	- \|\| - Більше 10

Ці ґрунти поділяються за способом закріплення (цементація, силікатизація, бітумізація, смолізація, випал та ін) і за межею міцності на одновісне стиснення після закріплення так само, як і скельні ґрунти (див. табл. 1.4).

Нескельні ґрунти поділяють на великоуламкові, піщані, пилувато-глинисті, біогенні та ґрунти.

ТАБЛИЦЯ 1.5. КЛАСИФІКАЦІЯ ВЕЛИКООБЛАМКОВИХ І ПІЩАНИХ ГРУНТІВ ЗА ГРАНУЛОМЕТРИЧНИМ СКЛАДОМ

ТАБЛИЦЯ 1.6. ПІДРОЗДІЛ ВЕЛИКООБЛОМКОВИХ І ПІЩАНИХ ГРУНТІВ ЗА СТУПЕНЮ ВОЛОГИ S r

Властивості великоуламкового ґрунту при вмісті піщаного заповнювача більше 40% і пилувато-глинистого понад 30% визначаються властивостями заповнювача і можуть встановлюватися за випробуванням заповнювача. При меншому вмісті заповнювача властивості великоуламкового ґрунту встановлюють випробуванням ґрунту в цілому. При визначенні властивостей піщаного заповнювача враховують такі його характеристики - вологість, щільність, коефіцієнт пористості, а пилувато-глинистого заповнювача - додатково кількість пластичності та консистенцію.

- 2% - при вмісті піщаного заповнювача менше 40% або пилувато-глинистого заповнювача менше 30%;
- 0,5% - при вмісті піщаного заповнювача 40% і більше;
- 5% - при вмісті пилувато-глинистого заповнювача 30% і більше.

Піщані ґрунти відносяться до засолених, якщо сумарний вміст зазначених солей становить 0,5 % і більше.

Пилувато-глинисті ґрунти поділяють за кількістю пластичності. I p(табл. 1.8) та за консистенцією, що характеризується показником плинності I L(Табл. 1.9).

ТАБЛИЦЯ 1.7. ПІДРОЗДІЛ ПІЩАНИХ ГРУНТІВ ЗА ЩІЛЬНОЮ ДОДАТКОЮ

Пісок	Підрозділ за щільністю додавання
Пісок	щільний	середньої щільності	пухкий
По коефіцієнту пористості
Гравий, великий і середньої крупності	e < 0,55	0,55 ≤ e ≤ 0,7	e > 0,7
Дрібний	e < 0,6	0,6 ≤ e ≤ 0,75	e > 0,75
Пилуватий	e < 0,6	0,6 ≤ e ≤ 0,8	e > 0,8
За питомим опором ґрунту, МПа, під наконечником (конусом) зонда при статичному зондуванні
	q c > 15	15 ≥ q c ≥ 5	q c < 5
Дрібний незалежно від вологості	q c > 12	12 ≥ q c ≥ 4	q c < 4
Пилуватий: маловологий та вологий водонасичений	q c > 10 q c > 7	10 ≥ q c ≥ 3 7 ≥ q c ≥ 2	q c < 3 q c < 2
За умовним динамічним опором ґрунту МПа, зануренню зонда при динамічному зондуванні
Великий та середньої крупності незалежно від вологості	q d > 12,5	12,5 ≥ q d ≥ 3,5	q d < 3,5
Дрібний: маловологий та вологий водонасичений	q d > 11 q d > 8,5	11 ≥ q d ≥ 3 8,5 ≥ q d ≥ 2	q d < 3 q d < 2
Пилуватий маловологий та вологий	q d > 8,8	8,5 ≥ q d ≥ 2	q d < 2

ТАБЛИЦЯ 1.8. ПІДРОЗДІЛ ПИЛЮВАТО-ГЛИНИСТИХ ГРУНТІВ ЗА ЧИСЛОМ ПЛАСТИЧНОСТІ

Серед пилувато-глинистих ґрунтів необхідно виділяти лесові ґрунти та мули. Лесові ґрунти - це макропористі ґрунти, що містять карбонати кальцію і здатні при замочуванні водою давати під навантаженням просідання, легко розмокати і розмиватися. Іл - водонасичений сучасний осад водойм, що утворився в результаті протікання мікробіологічних процесів, що має вологість, що перевищує вологість на межі плинності, і коефіцієнт пористості, значення якого наведені в табл. 1.10.

ТАБЛИЦЯ 1.9. ПІДРОЗДІЛ ПИЛЮВАТО-ГЛИНИСТИХ ГРУНТІВ ЗА ПОКАЗНИКОМ ТЕКУЧОСТІ

ТАБЛИЦЯ 1.10. ПІДРОЗДІЛ ІЛОВ ЗА КОЕФІЦІЄНТОМ ПОРОСТІ

У особливу групу в нескельних ґрунтах виділяють ґрунти, що характеризуються значним вмістом органічної речовини: біогенні (озерні, болотяні, алювіально-болотні). До складу цих ґрунтів входять заторфовані ґрунти, торфи та сапропелі. До заторфованих відносяться піщані та пилувато-глинисті грунти, що містять у своєму складі 10-50% (за масою) органічних речовин. При вмісті органічних речовин 50% і більше ґрунт називається торфом. Сапропелі (табл. 1.11) - прісноводні мули, що містять більше 10% органічних речовин і мають коефіцієнт пористості, як правило, більше 3, а показник плинності більше 1.

ТАБЛИЦЯ 1.11. ПІДРОЗДІЛ САПРОПЕЛІВ ЩОДО ВІДНОСНОГО ЗМІСТ ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ

Ґрунти - це природні утворення, що складають поверхневий шар земної кори і мають родючість. Поділяють ґрунти по гранулометричному складу так само, як великоуламкові та піщані ґрунти, а за кількістю пластичності, як пилувато-глинисті ґрунти.

До нескальних штучних ґрунтів відносяться ґрунти, ущільнені в природному заляганні різними методами(трамбуванням, укаткою, віброущільненням, вибухами, осушенням та ін.), насипні та намивальні. Ці ґрунти поділяються залежно від складу та характеристик стану так само, як і природні нескельні ґрунти.

Скельні і нескельні ґрунти, що мають негативну температуру і містять у своєму складі лід, відносяться до мерзлих ґрунтів, а якщо вони знаходяться в мерзлому стані від 3 років і більше, то до вічномерзлих.

Класифікація піщаного та глинистого ґрунту

Для оцінки будівельних властивостей ґрунтів проводиться їх класифікація згідно з СТБ 943-2007, що включає такі таксономічні одиниці, що виділяються за групами ознак:

Клас – за характером структурних зв'язків;

Група – за походженням;

Підгрупа – за умовою освіти;

Тип - по петрографічному та гранулометричному складу, числу пластичності;

Вид - по структурі, текстурі, складу цементу та домішок, змісту заповнювача та включень, гранулометричному складу та ступеня його неоднорідності, пористості, відносного вмісту органічної речовини, ступеня зольності, за способом перетворення, ступенем ущільнення від власної ваги, давності намиву;

Різновид - за фізичними, механічними, хімічним властивостямта станом.

Піщані - незв'язані ґрунти, складені незграбними і окатаними уламками мінералів розміром від 2 до 0,05 мм. Основна маса складається з кварцу та польових шпатів. Піщані ґрунти поділяються:

По гранулометричному складу (гравявий, великий, середній, дрібний, пилуватий);

За показником максимальної неоднорідності U max (однорідний (U max ? 4), середньооднорідний (4< U max ? 20), неоднородный (20 < U max ?40), повышенной неоднородности (U max > 40));

Ступені вологості (маловологі (0< S r ?0,5); влажные (0,5 < S r ?0,8); водонасыщенные (0,8 < S r ?1));

Міцності (опір ґрунту при зондуванні) (міцний, середньої міцності, маломіцний).

Для визначення класифікації піщаного ґрунту розрахуємо ступінь вологості S r за формулою

де w - природна вологість у частках одиниць;

Щільність частинок ґрунту;

е – коефіцієнт пористості;

Щільність води.

Також визначимо коефіцієнт пористості е за формулою

р – щільність ґрунту;

w – вологість.

Підставивши значення формули (1.2)

при: =2,67 г/см 3

2,14 г/см 3

Також підставимо значення формулу (1.1)

при: e = 0,46

2,67 г/см 3

Розрахувавши ступінь вологості піщаного ґрунту, визначимо класифікацію піщаного ґрунту з водонасичення за допомогою таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 - Класифікація піщаного ґрунту з водонасичення

За даними таблиці 1.1 можна дійти невтішного висновку, що це пісок належить до класу водонасыщенные.

Визначимо щільність додавання піску за допомогою коефіцієнта пористості за таблицею 1.2

Таблиця 1.2 - Підрозділ піщаних ґрунтів за коефіцієнтом пористості

Оскільки коефіцієнт пористості дорівнює 0,46 і дрібний пісок, то даний пісок є щільним. Виходячи з усіх розрахунків, визначимо умовний розрахунковий опір R0 піщаних грунтів за допомогою таблиці 1.3

Таблиця 1.3 - Умовний розрахунковий опір R0 піщаних грунтів

Так як пісок дрібний і водонасичений, а коефіцієнт пористості дорівнює 0,46, то розрахунковий опір дорівнюватиме 300 кПа.

1 Побудова геологічної колонки

Середньо-, великомасштабні та детальні геологічні карти зазвичай супроводжуються геологічними розрізами та стратиграфічною колонкою.

Осадові, вулканічні та метаморфічні гірські породи зазвичай залягають шарами або пластами. Шаром називається більш менш однорідний, первинно відокремлений осад (або гірська порода), обмежений поверхнею нашарування. Крім терміну " шар " , у практиці часто вживається термін " пласт " , який зазвичай застосовується стосовно корисних копалин, наприклад до вугілля, вапняку тощо. Пласт може містити кілька шарів. Однорідність шарів може бути виражена у складі, фарбуванні, текстурних ознаках, присутності однакових включень або скам'янілостей. Коли говорять про шаруватих товщах, мають на увазі чергування шарів. Перехід від одного шару до іншого може бути різким чи поступовим. Поверхні, що розмежовують шари чи пласти, зазвичай бувають нерівними. Вони звуться поверхонь нашарування. Верхня з них називається покрівлею шару, нижня - підошвою. Відстань між покрівлею та підошвою шару (або пласта) характеризує його потужність.

Розрізняють три види потужностей: справжню, видиму та неповну

Малюнок 1.1 – Схема визначення потужності пласта

А - різні видипотужності шару (пласту): аа – істинна, бб, вв – видима, мм, дд – неповна; Б - визначення потужності горизонтально шару, що залягає: h- істинна потужність; а – видима потужність; б – ширина виходу шару; б – кут нахилу поверхні; цифри - абсолютні позначки покрівлі та підошви шару.

Приклад: істинна потужність h = 187м – 163м = 14м або h = sin б

Справжньою потужністю називається найкоротша відстань між покрівлею та підошвою. Будь-яка інша відстань між покрівлею і підошвою є видимою потужністю. Якщо вимірюють відстань від покрівлі або від підошви шару (або пласта) до будь-якої поверхні, що знаходиться всередині шару (або пласта), говорять про неповну потужність. При горизонтальному заляганні і вирівняному рельєфі земної поверхні визначення потужності порід проводяться вироблення чи буряться свердловини. Якщо рельєф нерівний, то справжню потужність горизонтального шару можна отримати шляхом обчислення: встановивши тим чи іншим способом абсолютні висотні позначки покрівлі та підошви пласта, обчислюють різницю між ними, яка і складатиме справжню потужність (187м-163м=14м). Можна визначити також справжню потужність, вимірявши попередньо видиму потужність (відстань по схилу між покрівлею та підошвою) та кут нахилу схилу. Справжня потужність дорівнюватиме видимої потужності, помноженої на синус кута нахилу схилу (h = a sinб). Найкоротша відстань між покрівлею та підошвою шару на геологічній карті називається шириною виходу шару.

До початку проектування будь-якої будівлі чи споруди необхідно:

Вивчити місцевий досвід будівництва;

За звітом інженерно-геологічних досліджень ознайомитися з напластуванням грунтів та положенням рівня підземних (ґрунтових) вод на будівельному майданчикута очікуваним під час будівництва та експлуатації споруди;

Встановити нормативні та розрахункові характеристикиґрунтів кожного шару для розрахунку за граничними станами;

З урахуванням напластування ґрунтів намітити найбільш раціональне розміщення (якщо воно не задано) споруди на ділянці будівництва.

За даними досліджень оцінюються інженерно-геологічні умови, що наводяться у звіті або висновках. Напластування ґрунтів оцінюється за розрізами та колонками свердловин.

Характерними напластуваннями ґрунтів є:

Однорідний шар ґрунту в межах великої глибини;

Шарувате напластування, коли шари грунту відносно горизонтальні і кожен шар, що підстилає, менш стискаємо, ніж несучий;

Складне, коли шари ґрунту виклинюються, залягають лінзоподібно або є ґрунти, що сильно стискаються.

Особлива увага повинна приділятися оцінці рівня ґрунтових вод, його сезонним коливанням, можливим змінам внаслідок зведення споруди, їхньої агресивності по відношенню до матеріалу фундаментів. Масштаб геологічної колонки приймаємо 1:100. Абсолютна відмітка гирла свердловини (точка перетину стовбура свердловини з поверхнею землі) дорівнює +135,6 м. Потужність першого шару дорівнює глибині залягання його підошви. Абсолютні позначки підошви шарів визначають як різницю абсолютної позначки гирла свердловини та глибини залягання підошви відповідного шару. У середині графи двома лініями позначають стовбур свердловини і з обох боків від стовбура показують умовними позначеннямилітологічний склад порід кожного шару Стовбур свердловин в інтервалах розвитку водоносних шарів затемняють. Вихідні дані (таблиці 1-2).

Таблиця1.1- Фізичні характеристикипіщаного ґрунту (шар № 1)

Таблиця1.2- Фізичні характеристики глинистого грунту (шар № 2)

Класифікація глинистого ґрунту

Пилувато-глинисті грунти - група осадових порід з переважанням тонких фракцій (<0,01 мм). Состоят из глинистых минералов, а также минералов обломочного(слюда, кварц, полевые шпаты) и химического(карбонаты, сульфаты) происхождения. Занимают около 60% объёма осадочных пород. Происхождение- обломочно-химическое.

Пилувато-глинисті ґрунти поділяються:

За кількістю пластичності I p:

супісь-1? I p ?7; суглинок-7< I p ?17; глина- I p >17;

За показником плинності I l:

супіски бувають:

ь тверді, I l< 0;

ь пластичні, 0? I l? 1;

ь плинні, I l ? 1;

суглинки та глини бувають:

ь тверді, I l< 0;

ь напівтверді, 0< I l ? 0,25;

ь тугопластичні, 0,25< I l ?0,5;

ь м'якопластичні, 0,5< I l ?0,75;

ь текучепластичні, 0,75< I l ? 0,1

ь плинні, I l ? 1;

По міцності (дуже міцні, міцні, середньої міцності та слабкі)

Для визначення характеристик глиняного ґрунту визначимо число пластичності та показник плинності.

Визначимо число пластичності за формулою

I p = w l - w p (3.1)

Підставимо значення у формулу (3.1)

при w p = 18%

отримаємо I p = 35 - 18 = 17

Знаючи відсоткове число пластичності можна визначити до якої класифікації ґрунтів належить наш глинястий ґрунт. Т.к. I p = 17 то ґрунт складається з суглинку.

Визначимо показник плинності за формулою

де w l - Вологість на межі плинності, %;

w p - вологість на межі розкочування, %;

w – природна вологість, %.

при w p = 18%

отримаємо що

Знаючи показник плинності визначимо класифікацію глинистого ґрунту за консистенцією, т.к. I l = 0,29, то суглинок відноситься до тугопластичних.

Для визначення розрахункового опору R 0 необхідно знати також коефіцієнт пористості:

грунт піщаний глинистий пористість

де – щільність частинок ґрунту;

р – щільність ґрунту;

w – вологість.

Підставимо значення:

2,71 г/см 3

р = 1,95 г/см 3

Розрахунковий опір R 0 знаходиться для значення е = 0,71 шляхом інтерполяції спочатку за коефіцієнтом пористості е між е = 0,7 і е = 1 при I l = 2,5, потім інтерполяція за показником плинності I l між I l = 0 і I l = 1 значення I l = 0,29. Дані визначення розрахункового тиску глинистого грунту наведено у таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 – Умовні розрахункові опори глинистих ґрунтів (тільки для суглинку).

Інтерполяція по е при I l = 0:

зміна?е = 1 - 0,7 = 0,3 відповідає зміні

R 0 = 25 – 20 = 5;

зміна?е = 0,71 - 0,7 = 0,01 відповідає зміні

R 0 = 25 – 0,17 = 24,83 МПа.

Інтерполяція по е при I l = 1: зміна? е = 1 - 0,7 = 0,3 відповідає зміні? R 0 = 18 – 10 = 8; зміна?е = 0,71 - 0,7 = 0,01 відповідає зміні

R 0 = 18 – 0,27 = 17,73 МПа.

Інтерполяція по Il = 1 при е = 0,71? Il = 1 – 0 відповідає 24,83 – 17,73 = 7,1.

R 0 = R 0 = 24,83 - 2,059? 22,771 МПа.

Складемо таблицю (3.2).

Таблиця 3.2 - Результати інтерполяції R0

Визначимо міцнісні та деформаційні характеристики суглинку тугоплатичного. За вихідними даними I l = 2,9 та е = 0,71 з таблиці (3.3) знаходимо нормативне значення кута внутрішнього тертя ц n = 21 град, питомого зчеплення ґрунту С n = 23 кПа та нормативне значення модуля деформації Е n = 14МПа.

Таблиця 3.3 - Нормативні значенняпитомих зчеплень, кутів внутрішнього тертя, значень модулів деформації (тільки для суглинку).

Характеристики пластичності пилувато-глинистих ґрунтів - це вологість на межах плинності Wlірозкочування ш Р, що визначаються в лабораторних умовах, а також число пластичності /р та показник плинності II,обчислювані за формулами (див. табл. 1.3). Характеристики w L , w Pі Ipє непрямими показниками складу (гранулометричного та мінералогічного) пилувато-глинистих ґрунтів. Високі значення цих характеристик властиві ґрунтам з великим вмістом глинистих частинок, а також ґрунтам, до мінералогічного складу яких входить монтморилоніт.

1.3. КЛАСИФІКАЦІЯ ГРУНТІВ

У класі скельних ґрунтів виділяють магматичні, метаморфічні та осадові породи, які поділяються за міцністю, розм'якшенням та розчинністю відповідно до табл. 1.4. До скельних ґрунтів, міцність яких у водонасиченому стані менше 5 МПа (напівскальні), відносяться глинисті сланці, пісковики з глинистим цементом, алевроліти, аргіліти, мергелі, крейди. При водонасиченні міцність цих ґрунтів може знижуватися в 2-3 рази. Крім того, в класі скельних ґрунтів виділяються також штучні-закріплені в природному заляганні тріщинуваті скельні, і нескельні ґрунти. Ці ґрунти поділяються за способом закріплення (цементація, силікатизація,

бітумізація, смолізація, випал та ін) і по нделе міцності на одновісне стиск після закріплення так само, як і скельні ґрунти (див. табл. 1.4).

Нескельні ґрунти поділяють на великоуламкові, піщані, пилувато-глинисті, біогенні та ґрунти.

■ До великоуламкових відносяться несцементовані грунти, в яких маса уламків більше 2 мм становить 50% і більше. Піщані - це ґрунти, що містять менше 50% частинок більше 2 мм і не мають властивість пластичності (число пластичності /р<

Властивості великоуламкового грунту при вмісті піщаного заповнювача більше 40,% і пилувато-глинистого більше 30 % визначаються властивостями заповнювача можуть встановлюватися за випробуванням заповнювача. При меншому вмісті заповнювача властивості великоуламкового ґрунту встановлюють випробуванням ґрунту в цілому. При визначенні властивостей піщаного заповнювача враховують такі його характеристики - вологість, щільність, коефіцієнт пористості, а пилувато-глинистого заповнювача - додатково число пластичності та консистенцію.

Основним показником піщаних ґрунтів, що визначає їх міцнісні та деформаційні властивості, є щільність додавання. За щільністю додавання піски поділяються за коефіцієнтом пористості е, питомим опором грунту при статичному зондуванні. q cта умовному опору ґрунту при динамічному зондуванні q&(Табл. 1.7).

При відносному вмісті органічної речовини 0,03

0,5% - при вмісті піщаного заповнювача 40% і більше;

Піщані ґрунти відносяться до засолених, якщо сумарний вміст зазначених солей становить 0,5 % і більше.

Пилувато-глинисті грунти поділяють у пластичності h(табл. 1.8) і по кон-

систенції, що характеризується показником плинності 1 L(Табл. 1.9). Серед пилувато-глинистих ґрунтів необхідно виділяти лесові ґрунти та мули. Лесові ґрунти - це макропористі ґрунти, що містять карбонати кальцію і здатні при замочуванні водою давати під навантаженням просідання, легко розмокати і розмиватися. Іл - водонасичений сучасний осад водойм, що утворився в результаті протікання мікробіологічних процесів, що має вологість, що перевищує вологість на межі плинності, та коефіцієнт пористості, значення якого наведені в табл. 1.10.

Пилувато-глинисті ґрунти (супеси, суглинки та глини) називають ґрунтами з домішкою органічних речовин при відносному вмісті цих речовин 0,05

Серед пилувато-глинистих ґрунтів необхідно виділяти ґрунти, що виявляють специфічні несприятливі властивості при замочуванні: просадні та набухають. До просадкових відносяться грунти, які під дією зовнішнього навантаження або власної ваги при замочуванні водою дають осадку (просідання), і при цьому відносна просадність Ss/>0,01. До набухаючим відносяться ґрунти, які при замочуванні водою або хімічними розчинами збільшуються в обсязі, і при цьому відносне набухання без навантаження e S ! »>0,04.

Більше ґрунт називається торфом. Сапропелі (табл. 1.11) - прісноводні мули, що містять більше 10% органічних речовин і мають коефіцієнт пористості, як правило, більше 3, а показник плинності більше 1.

До нескальних штучних ґрунтів відносяться ґрунти, ущільнені в природному заляганні різними методами (трамбуванням, укаткою, віброущільненням, вибухами, осушенням та ін.), насипні та намиві. Ці ґрунти поділяються залежно від складу та характеристик стану так само, як і природні нескельні ґрунти.

1.4. ДЕФОРМУВАЛЬНІСТЬ ГРУНТІВ ПРИ СТИСКУВАННІ

Характеристикою деформованості ґрунтів при стисканні є модуль деформацій, який визначають у польових та лабораторних умовах. Для попередніх розрахунків, а також і остаточних розрахунків основ будівель та споруд ІІ та ІІІ класу допускається приймати модуль деформації за табл. 1.12 та 1.13.

Модульдеформації визначають випробуванням ґрунту статичним навантаженням, що передається на штамп . Випробування проводять у шурфах жорстким круглим штампом площею

5000 см 2 , а нижче за рівень ґрунтових вод і на великих глибинах - у свердловинах штампом площею 600 см 2 . Для визначення модуля деформації використовують графік залежності опади від тиску (рис. 1.1), на якому виділяють лінійну ділянку, проводять через неї посередню пряму і обчислюють модуль деформації Евідповідно до теорії лінійно-деформованого середовища за формулою

При випробуванні ґрунтів необхідно, щоб товщина шару однорідного ґрунту під штампом була не менше двох діаметрів штампу.

Модулі деформації ізотропних ґрунтів можна визначати у свердловинах за допомогою пресіометра (рис. 1.2). В результаті випробувань отримують графік залежності збільшення радіусу свердловини від тиску на її стінки (рис. 1.3). Модуль деформації визначають на ділянці лінійної залежності деформації від тиску між точкою р\,відповідної обтиску нерівностей стін свердловини, і крапкою р2,після якої починається інтенсивний розвиток пластичних деформацій у ґрунті. Модуль деформації обчислюють

ПЗ ftlOnMVJlft

Коефіцієнт kвизначається, як правило, шляхом зіставлення даних пресіометрії з результатами паралельно проведених випробувань того ж ґрунту штампом. Для споруд II в IIIкласу допускається приймати залежно від глибини випробування hнаступні значення коефіцієнтів доу формулі (1.2): при ft<5 м 6 = 3; при 5мk = 2;за 10 м

Для піщаних і пилувато-глинистих ґрунтів допускається визначати модуль "деформації" на основі результатів статичного і динамічного зондування ґрунтів. q c ,а при динамічному зондуванні - умовне динамічне опір грунту зануренню конуса qa,Для суглинків та глин E-7q cта Я-6#<*; для песчаных грунтов E-3q c,а значення £ за даними динамічного зондування наведено у табл. 1.14. Для споруд I та II класу

є обов'язковим зіставлення даних зондування з результатами випробувань тих самих ґрунтів штампами. Для споруд III класу допускається визначати Елише за результатами зондування.

1.4.2. Визначення модуля деформації у лабораторних умовах

У лабораторних умовах застосовують компресійні прилади (одометри), у яких зразок ґрунту стискається без можливості бічного розширення. Модуль деформації обчислюють на вибраному інтервалі тиску Др = Р2-Pi графіка випробувань (рис. 1.4) за формулою

Тиск pi відповідає природному, а р2 - передбачуваному тиску під підошвою фундаменту.

Значення модулів деформації за компресійними випробуваннями виходять для всіх ґрунтів (за винятком сильно стисливих) заниженими, тому вони можуть використовуватися для порівняльної оцінки стисливості

ґрунтів майданчика або для оцінки неоднорідності зі стисливості. При розрахунках опади ці дані слід коригувати на основі порівняльних випробувань того ж ґрунту в польових умовах штампом. Для четвертинних супісків, суглинків та глин можна приймати коригувальні коефіцієнти т(табл. 1.16), у своїй значення Євцнеобхідно визначати в інтервалі тиску 0,1-0,2 МПа.

1.5. МІЦНІСТЬ ГРУНТІВ

Опір грунту зрізу характеризується дотичною напругою в граничному стані, коли настає руйнація грунту. Співвідношення між граничними дотичними і нормальними до майданчиків зсуву. анапругами виражається умовою міцності Кулона-Мора

1.5.1. Визначення характеристик міцності в лабораторнихумовах

У практиці досліджень ґрунтів застосовують метод зрізу ґрунту за фіксованою

площині в приладах одноплощинного зрізу. Для отримання<р и с необходимо провести срез не менее трех образцов грунта прирізних значеннях вертикального навантаження. За отриманими в дослідах значеннями опору зрізу т будують графік лінійної залежності T = f(a) і знаходять кут внутрішнього тертя ф і питоме зчеплення з(Рис. 1.5). Раз-

вирізняють дві основні схеми досвіду: повільний зріз попередньо ущільненого до повної консолідації зразка ґрунту (консолідовано-ванно-дреноване випробування) і швидкий зріз без попереднього ущільнення (якийсь солідовано-недреноване випробування).

Глав-а 2. ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНІ ВИшукування

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

Інженерно-геологічні дослідження - складова частина комплексу робіт, що виконуються для забезпечення будівельного проектування вихідними даними про природні умови району (ділянки) будівництва, а також прогнозування змін навколишнього природного середовища, які можуть статися при будівництві та експлуатації споруд. При проведенні інженерно-геологічних вишукувань вивчаються ґрунти як основи будівель та споруд, підземні води, фізико-геологічні процеси та явища (карст, зсуви, селі та ін.); району будівництва, та інженерно-гідрометеорологічні дослідження, при виконанні яких вивчаються поверхневі води та клімат.

Проведення пошуків регламентується нормативними документами та стандартами. Загальні вимоги до проведення пошуків наведені в СНиП П-9-78, а вимоги до досліджень для окремих видів будівництва-в інструкціях СН 225-79 та СН 211-62. Враховуючи специфіку проектування пальових фундаментів, основні вимоги до розвідок для них наведені в СНиП 11-17-77 та в «Посібнику з проектування пальових фундаментів». Визначення основних будівельних властивостей ґрунтів регламентовано стандартами, зазначеними у п. 2.4.

Інженерно-геологічні вишукування повинні проводитися, як правило, територіальними розвідувальними, а також спеціалізованими розвідувальними та проектно-вишукувальними організаціями. Допускається виконання проектними організаціями, яким у встановленому порядку надано таке право.

2.2. ВИМОГИДО ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ ТА ПРОГРАМИ ВИМУКАНЬ

Планування та виконання пошуків здійснюються на основі технічного завдання на виробництво досліджень, що складається проектною організацією - замовником. При складанні технічного завдання необхідно визначити, які матеріали, що характеризують природні умови будівництва,

будуть потрібні для розробки проекту, і на цій основі отримати дозвіл у відповідних органів на виробництво вишукувань для цього об'єкта. Орган, що видає дозвіл, може вказати на необхідність використання (з метою виключення дублювання) наявних у його розпорядженні матеріалів раніше виконаних робіт на території розміщення об'єкта, що проектується, що повинно бути відображено в технічному завданні. Якщо за проектованим об'єктом є матеріали раніше виконаних пошуків, то вони передаються розвідувальній організації як додаток до технічного завдання, що видається. Передачу підлягають інші матеріали, що характеризують природні умови району проектованого будівництва і що у розпорядженні проектної організації.

Технічне завдання складається за наведеною нижче формою з текстовими та графічними програмами.

У п. 7 завдання необхідно наводити такі технічні характеристики: клас відповідальності, висота, кількість поверхів, розміри у плані та конструктивні особливості проектованої споруди; значення граничних деформацій основ споруд; наявність та глибина підвалів; намічені типи, розміри та глибина закладення фундаментів; характер та значення навантажень на фундаменти; особливості технологічних процесів (для промислового будівництва); щільність забудови (для міського та селищного будівництва). Ці характеристики у багатьох випадках доцільно давати у додатку до технічного завдання у табличній формі. До технічного завдання обов'язково повинні бути додані: ситуаційні плани із зазначенням розміщення (варіантів розміщення) ділянок (майданчиків) будівництва та трас інженерних комунікацій; топографічні плани в масштабі 1: 10 000-1: 5000 із зазначенням контурів розміщення проектованих будівель і споруд та трас інженерних комунікацій, а також планувальних позначок; копії протоколів погоджень проходження та підключення (примикань) інженерних комунікацій, що впливають на склад та обсяг інженерних вишукувань, з графічними додатками; матеріали виконавчих зйомок або проектна документація підземних комунікацій (при виробництві пошуків на майданчиках діючих промислових підприємств та в межах міських кварталів).

Технічне завдання є основою для складання розвідувальної організації.

Їй програми досліджень, в якій обґрунтовуються етапи, склад, обсяги, методи та послідовність виконання робіт і на підставі якої складається кошторисно-договірна документація. Складання програми передують збір, аналіз та узагальнення матеріалів про природні умови району вишукувань, а в необхідних випадках (відсутність чи суперечливість матеріалів) – польове обстеження району вишукувань.

Програма включає текстову частину та програми. Текстова частина має складатися з наступних розділів: 1) загальні відомості; 2) характеристика району вишукувань; 3) вивченість району вишукувань; 4) склад, обсяги та методика вишукувань; 5) організація робіт; 6) перелік представлених матеріалів; 7) перелік літератури.

У розділі 1 наводяться дані перших п'яти пунктів технічного завдання. У розділі 2 дається коротка фізико-географічна характеристика району вишукувань та місцевих природних умов з відображенням особливостей рельєфу та клімату, відомостей про геологічну будову, гідрогеологічні умови, несприятливі фізико-геологічні процеси та явища, про склад, стан та властивості ґрунтів. У розділі 3 викладаються відомості про наявні фондові матеріали раніше виконаних розвідувальних, пошукових та дослідницьких робіт та дається оцінка повноти, достовірності та ступеня придатності цих матеріалів. У розділі 4 на основі вимог технічного завдання, характеристики району (ділянки) досліджень та його вивченості визначаються оптимальні склад та обсяги робіт, а також обґрунтовується вибір методів проведення інженерно-геологічних досліджень. За погодженням з цим розділом проектувальники повинні приділяти особливу увагу, керуючись відомостями про склад та обсяг робіт, наведеними далі у пп. 2.3 та 2.4. У розділі 5 встановлюються

послідовність та запланована тривалість робіт, визначаються необхідні ресурси та організаційні заходи, а також заходи з охорони навколишнього середовища. У розділі 6 зазначаються організації, яким мають бути надіслані матеріали, а також найменування матеріалів. У розділі 7 надається перелік загальносоюзних нормативних документів та державних стандартів, галузевих та відомчих інструкцій (вказівок), посібників та рекомендацій, літературних джерел, звітів про дослідження, якими слід користуватися під час виробництва досліджень.

До програми досліджень повинні бути додані: копія технічного завдання замовника; матеріали, що характеризують склад, обсяги та якість раніше виконаних досліджень; план чи схема об'єкта із зазначенням меж вишукувань; проект розміщення пунктів гірничих виробок, польових досліджень тощо, виконаний на топографічній основі; технологічна карта послідовності виконання робіт; креслення (ескізи) виробок та нестандартного обладнання.

Вам можуть бути цікаві такі матеріали