Диагностика несвязных грунтов по классификационным характеристикам
Песок – несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером меньше 2 мм составляет более 50 % (Iр=0).
Грунт крупнообломочный – несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером крупнее 2 мм составляет более 50 %.
Гранулометрический состав – количественное соотношение частиц различной крупности в дисперсных грунтах. Определяется по ГОСТ 12536.
Степень неоднородности гранулометрического состава Cu – показатель неоднородности гранулометрического состава. Определяется по формуле:
Cu=d60/d10 (2)
где d60, d10 – диаметры частиц, мм, меньше которых в грунте содержится соответственно 60 % и 10 % (по массе) частиц.
По степени неоднородности гранулометрического состава Сu крупнообломочные и песчаные грунты:
– однородные Сu<3;
– неоднородные Сu>3.
Таблица 2
Классификация крупнообломочных и песчаных грунтов по гранулометрическому составу
Разновидности крупнообломочных и песчаных грунтов | Распределение частиц по крупности, % от массы воздушно-сухого грунта |
Крупнообломочные | |
Валунный грунт (при преобладании неокатанных частиц – глыбовый) Галечниковый грунт (при преобладании неокатанных частиц – щебенистый) Гравийный грунт (при преобладании неокатанных частиц – дресвяный) | Масса частиц крупнее 200 мм – более 50 % Масса частиц крупнее 10 мм – более 50 % Масса частиц крупнее 2 мм – более 50 % |
Пески | |
Песок гравелистый Песок крупный Песок средней крупности Песок мелкий Песок пылеватый | Масса частиц крупнее 2 мм – более 25 % Масса частиц крупнее 0,5 мм – более 50 % Масса частиц крупнее 0,25 мм – более 50 % Масса частиц крупнее 0,1 мм – 75% и более Масса частиц крупнее 0,1 мм – менее 75 % |
Примечания. Для установления наименования грунта последовательно суммируются проценты содержания частиц: сначала – крупнее 200 мм, затем крупнее 10 мм и т.д. При наличии в крупнообломочном грунте песчаного заполнителя более 40 % или глинистого более 30 % от общей массы воздушно-сухого грунта, добавляется наименование вида заполнителя и указывается характеристика его состояния. Например, дресва с заполнителем суглинком полутвердым.
По коэффициенту выветрелости Кwr крупнообломочные грунты подразделяют согласно таблице 3.
Таблица 3
Коэффициенты выветрелости для крупнообломочных грунтов
Разновидность крупнообломочных грунтов | Коэффициент выветрелости Кwr, д.е. |
Невыветрелый | 0–0,50 |
Слабовыветрелый | 0,50–0,75 |
Сильновыветрелый | 0,75–1,00 |
Пример обработки результатов ситового анализа несвязного грунта.
По приведенным ниже результатам ситового анализа несвязного грунта до и после испытания на истираемость построим интегральную кривую гранулометрического состава, определим степень неоднородности, коэффициент выветрелости и дадим наименование грунта по этим показателям.
Таблица 4
Данные результатов ситового анализа
Гранулометрический состав частиц, % по массе, диаметр, мм | ||||||||
> 200 | 100–200 | 60–100 | 40–60 | 20–40 | 10–20 | 5–10 | 2–5 | < 2 |
Полный остаток на сите с диаметром отверстий 2 мм после испытания на истираемость, % – 68 | ||||||||
Степень окатанности частиц: окатанные (ОК) |
Для установления наименования грунта по гранулометрическому составу последовательно определяем суммарное содержание частиц, начиная от наиболее крупных фракций, и сравниваем его с табличными значениями (табл. 2):
крупнее 200 мм составляют 4 %, или менее 50 % значит грунт не валунный; крупнее 10 мм (4+9+5+28) — 46 %, или менее 50 %, значит грунт не галечниковый; крупнее 2 мм – (46+33+15) = 94 %, или более 50 %, следовательно, грунт гравийный (с учетом преобладания окатанных частиц).
Для построения интегральной кривой гранулометрического состава вычисляем суммарное содержание частиц (%), начиная от самых мелких фракций, и результаты сводим в таблицу 5.
Таблица 5
Суммарное содержание частиц ,% по фракциям
Диаметры частиц, d мм | <2 | < 5 | < 10 | <20 | <40 | <60 | <100 | <200 |
Суммарное содержание частиц А, % |
По этим данным строят кривую (рис. 1а), откладывая по оси абсцисс диаметры частиц, а по оси ординат суммарное содержание частиц (%) размером менее данного диаметра. С целью сокращения горизонтального размера графика, особенно при наличии в грунте частиц, отличающихся по размеру на несколько порядков, по оси абсцисс откладываем не диаметры, а их логарифмы (рис. 1б). Эффективные диаметры d10 и d60 находим графически, проводя горизонтальные прямые через точки на оси ординат, соответствующие 10 и 60 % суммарного содержания частиц, до пересечения с интегральной кривой, и опуская перпендикуляр из точек пересечения на ось абсцисс (рис. 1).
По графику определяют: d10=3,3 мм; d60=11,5 мм и вычисляют степень неоднородности
C = d60 /d10 = 3,5 (3)
Рис. 1 Интегральная кривая гранулометрического состава в масштабе:
а) обычном, б) полулогарифмическом
Коэффициент выветрелости определяем из выражения
kwr=(k1—k0)/k1 (4)
где k0 – отношение процентного содержания массы частиц размером менее 2 мм к процентному содержанию частиц размером более 2 мм до испытания на истираемость равно отношению т.е.
k0=6/94=0,06 (д.е.)
По условию задачи, после испытания на истираемость на сите диаметром 2 мм осталось 68 % частиц, следовательно, частиц размером менее 2 мм оказалось 32%. Таким образом,
k1 =32/68=0,47, (д.е.),
тогда
kwr=(0,47–0,06)/0,47=0,87.
Используя все вычисленные выше классификационные показатели, можем дать грунту наименование: крупнообломочный гравийный неоднородный, сильновыветрелый (табл. 2–3)
По приведенным ниже результатам ситового анализа несвязного грунта до и после испытания на истираемость построить интегральную кривую гранулометрического состава, определить степень неоднородности, коэффициент выветрелости и дать наименование грунта по этим показателям.
Таблица 6
Варианты результатов ситового анализа несвязного грунта
Наименование показателей | Варианты | ||||||||||||||
Гранулометрический состав частиц, % по массе более 200 мм | |||||||||||||||
200... 100 | |||||||||||||||
100..60 | |||||||||||||||
60... 40 | |||||||||||||||
40..20 | |||||||||||||||
20...10 | |||||||||||||||
10..5 | |||||||||||||||
5...2 | |||||||||||||||
Менее 2 мм | |||||||||||||||
Полный остаток на сите с диаметром отверстий 2 мм после испытания на истираемость, % | |||||||||||||||
Степень окатанности частиц | Н | ОК | Н | Н | ОК | Н | ОК | Н | Н | ОК | Н | ОК | Н | Н | ОК |
Примечание: ОК – окатанные, Н – неокатанные обломки