Классификация и строительные свойства грунтов
Скальные (сцементированные) грунты состоят из каменных горных пород, с трудом поддающихся разработке взрыванием или дроблением клиньями, отбойными молотками и другими механизмами. Скелет несцементированных грунтов обычно состоит из песчаных, пылеватых и глинистых частиц, в зависимости от содержания которых грунты называются: песок, супесь, суглинок, глина (табл. 1).
В зависимости от содержания глинистых частиц глину называют тощей или жирной, в зависимости от трудоемкости разработки - легкой или тяжелой. Особо трудоемкая для разработки глина называется ломовой.
Таблица 1: Параметры и классификация грунтов
Параметр Песок Супесь Суглинок Глина Угол естественного откоса при естественной влажности, град. 25. 30 30. 40 40. 50 40. 45 Содержание частиц, % глинистых До 5 До 12 12. 33 Более 33 песчаных Более 80 Более 50 - - Оптимальная влажность уплотнения, % 8. 12 9. 15 12. 20 19. 23
* прочерк означает, что параметр не нормируется.
К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию и трудоемкость их разработки, относятся плотность, влажность, сцепление, разрыхляемость, угол естественного откоса, удельное сопротивление резанию, водоудерживающая способность.
Плотностью называется масса 1 м 3 грунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность несцементированных грунтов 1,2. 2,1 m/м3 , скальных - до 3,3 m/м3 .
Влажность характеризуется степенью насыщения грунта водой и определяется отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта, выражается в процентах. При влажности более 30 % грунты считаются мокрыми, а при влажности до 5 % - сухими. Чем выше влажность грунта, тем выше трудоемкость его разработки. Исключение составляет глина - сухую глину разрабатывать труднее. Однако при значительной влажности у глинистых грунтов появляется липкость, которая усложняет их разработку.
Сцепление - сопротивление грунта сдвигу. Сила сцепления для песчаных грунтов составляет 3. 50 кПа, для глинистых - 5. 200 кПа.
При разработке грунтов вручную их делят на семь групп. Как при механизированной, так и при ручной разработке в состав первой группы входят легко разрабатываемые грунты, а последней - самые трудно разрабатываемые.
Грунт при разработке разрыхляется и увеличивается в объеме. Это явление, называемое первоначальным разрыхлением грунта, характеризуется коэффициентом первоначального рыхления К p , который представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к объему грунта в естественном состоянии. Уложенный в насыпь разрыхленный грунт уплотняется под влиянием массы вышележащих слоев грунта или механического уплотнения, движения транспорта, смачивания дождем и т.д.
Однако грунт длительное время не занимает того объема, который он занимал до разработки, сохраняя остаточное разрыхление, показателем которого является коэффициент остаточного разрыхления грунта К op .
Степень первоначального и остаточного разрыхления грунтов приведена в табл. 2. Для обеспечения устойчивости земляных сооружений их возводят с откосами, крутизна которых характеризуется отношением высоты к заложению (рис.1)
т - коэффициент заложения.
Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса б, при котором грунт находится в состоянии предельного равновесия.
Рис.1. Крутизна откоса
Таблица 2: Показатели разрыхления грунтов
Наименования грунтов Первоначальное увеличение объема грунта после разработки, % Остаточное разрыхление грунта, % Глина ломовая 28. 32 6. 9 Гравийно-галечные 16. 20 5. 8 Растительный 20. 25 3. 4 Лесс мягкий 18. 24 3. 6 Лесс твердый 24. 30 4. 7 Песок 10. 15 2. 5 Скальные 45. 50 20. 30 Солончак и солонец мягкий 20. 26 3. 6 твердый 28. 32 5. 9 Суглинок легкий и лессовидный 18. 24 3. 6 тяжелый 24. 30 5. 8 Супесь 12. 17 3. 5 Торф 24. 30 8. 10 Чернозем и каштановый 22. 28 5. 7
Нормативные значения крутизны откосов для временных земляных сооружений приведены в табл. 3. При глубине выемки более 5 м крутизна откосов устанавливается проектом. Откосы постоянных сооружений делаются более пологими, чем откосы временных сооружений, и бывают не менее, чем 1:1,5.
Водоудерживающая способность или сопротивляемость грунта прониканию воды очень высока у глинистых грунтов и низка у песчаных. По этой причине последние называются дренирующими, т.е. хорошо пропускающими воду, а первые - недренирующими.
Дренирующая способность грунтов характеризуется коэффициентом фильтрации К, равным 1. 150 м/сут .
Таблица 3: Крутизна откосов в зависимости от вида грунта и глубины выемки