Диагностика несвязных грунтов по классификационным характеристикам

Песок – несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером меньше 2 мм составляет более 50 % (I_р=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 C_u – показатель неоднородности гранулометрического состава. Определяется по формуле:

C_u=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 С_u крупнообломочные и песчаные грунты:

– однородные С_u<3;

– неоднородные С_u>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 К_wr крупнообломочные грунты подразделяют согласно таблице 3.

Таблица 3

Коэффициенты выветрелости для крупнообломочных грунтов

Разновидность крупнообломочных грунтов	Коэффициент выветрелости К_wr, 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

k_wr=(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

k_wr=(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

ОК

Примечание: ОК – окатанные, Н – неокатанные обломки