Классификация грунтов

Согласно государственного стандарта (ГОСТ 25100-95) грунты разделяются по свойствам. Этот ГОСТ является основным документом при инженерно-геологических изысканиях, проектировании и строительстве сооружений. Все грунты разделяются на четыре класса: скальные, дисперсные, мёрзлые и техногенные. Скальные, дисперсные и мерзлые грунты разделяются на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности. Класс техногенных грунтов имеет три подкласса, которые в свою очередь состоят из групп, подгрупп, типов, видов и разновидностей. Классификация грунтов (в сокращенном виде) согласно ГОСТа 25100-95 приведена в таблице 10.

 

Скальные грунты имеют структуры с жёсткими кристаллическими связями. Класс включает в себя две группы: 1) скальных грунтов, куда входит три подгруппы горных пород – магматических, метаморфических и осадочных (хемогенных и сцементированных) и 2) полускальных в виде двух подгрупп – магматических эффузивных и осадочных пород типа мергеля, гипса и др. Подгруппы по минеральному составу делятся на типы грунтов – силикатные, карбонатные и т.д. Типы разделяются на виды пород (граниты, мраморы, песчаники, известняки и т.д.), которые в свою очередь разделяются на разновидности грунтов. В основе каждой разновидности лежат свойства грунтов – по прочности, растворимости в воде, выветрелости, засолённости и т.д.

 

Скальный грунт – грунт, состоящий из одного или нескольких минералов, грунт, имеющий жёсткие структурные (кристаллизационные или цементационные) связи. Условная граница между скальными и полускальными грунтами принимается по пределу прочности грунта на одноосное сжатие (R_с > 5 МПа – грунт скальный, R_с < 5 МПа – грунт полускальный).

 

Дисперсные грунты представляют собой осадочные горные породы (обломочные, органоминеральные и органические). Для этих грунтов характерны механические и водно-коллоидные структурные связи. Класс разделяется на две группы – связные и несвязные грунты. Связные грунты делятся на три типа – минеральные (глинистые образования), органоминеральные (илы, сапропели и др.) и органические (торфы). Несвязные грунты представлены песками и крупнообломочными грунтами (щебень, гравий и др.). В основу выделения разновидностей грунтов положены такие свойства, как плотность, засолённость, гранулометрический состав, способность набухать, водонасыщенность и т.д.

 

Грунт дисперсный (нескальный)– грунт, состоящий из отдельных минеральных частиц (зёрен) прочность связи между которыми меньше прочности самих частиц.

 

Мёрзлые грунты. В класс входят скальные, полускальные и дисперсные грунты, находящиеся в условиях отрицательных температур. К этим трём группам добавляется группа ледяных грунтов из надземных и подземных льдов (ледниковых, речных, пещерных и др.). Разновидности мёрзлых грунтов выделяются по степени льдистости, температурно-прочностным свойствам, криогенной текстуре и т.д. Все грунты этого класса имеют криогенные структурные связи, т.е. цементирующим веществом в них является лёд.

 

Техногенные грунты представляют собой, с одной стороны, природные породы – скальные, дисперсные, мёрзлые, которые в каких-либо целях были подвергнуты физическому или физико-химическому воздействию, а с другой стороны – искусственные минеральные и органоминеральные образования, сформировавшиеся в процессе бытовой и производственной деятельности человека. Последние часто называют антропогенными образованиями. В этот класс входит очень большое количество самых разнообразных минеральных образований. Это хорошо видно из таблицы 10. В связи с этим среди техногенных грунтов присутствуют минеральные образования с различными структурными связями – кристаллическими, механическими, водно-коллоидными и криогенными.

 

В отличие от других, этот класс вначале разделяется на три подкласса, а каждый подкласс далее на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности грунтов. Последние таксоны выделяются на основе специфических особенностей и свойств грунтов.

 

 

2.2. Показатели строительных свойств грунтов.

 

Каждый класс, группа, тип, вид и разновидность грунтов обладают своими, иногда специфическими свойствами. Для решения строительных задач необходимо знать не только свойства грунтов, но и уметь выражать эти свойства в численном виде (механика грунтов), что необходимо для проектных работ.

 

Со строительной точки зрения наибольшее значение имеют два вида показателей свойств грунтов: 1) физические и 2) физико-механические характеристики. Физические отражают состояние грунтов (плотность, пористость, влажность и др.), физико-механические – прочностные и деформационные свойства грунтов (например, предел прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии – Rс).

 

На свойства грунтов существенное влияние оказывают также минеральный и химический состав, структуры и текстуры, а для скальных грунтов – трещиноватость, степень разрушенности, для дисперсных – содержание водорастворимых солей, присутствие органического вещества и т.д. От свойств грунтов зависят устойчивость и долговременность эксплуатации сооружений на территориях. Поэтому при определении свойств грунтов необходимо получать достоверные результаты. Свойства грунтов изучают: 1) в грунтоведческих лабораториях и 2) в полевых условиях.

В грунтоведческие лаборатории образцы глинистых и скальных грунтов доставляется в виде монолитов, а рыхлые грунты (песок, щебень и др.) в виде проб. Образцы (пробы) грунтов отбирают в процессе инженерно-геологических изысканий при бурении скважин, проходке шурфов или просто в естественных обнажениях горных пород.

 

В лабораториях определяются все физические и физико-механические показатели грунтов. Каждая характеристика свойств грунтов определяется согласно соответствующего ГОСТа. Лабораторные работы на сегодня остаются основным способом определения свойств грунтов.

 

Однако, лабораторные работы достаточно трудоёмкие и дорогостоящие, требующие для выполнения длительного времени. Поэтому в современных условиях и в перспективе этот вид работ должен всё больше уступать место полевым методам изучения грунтов, которые будут давать возможность определять свойства грунтов достаточно быстро, с меньшими затратами труда и с большей достоверностью по результатам.

 

Полевые исследования грунтов выполняют инженеры-геологи при участии инженеров–строителей непосредственно на площадках строительства.

 

Грунты изучаются в их природном состоянии и залегании в земной коре, без нарушения структурных и текстурных особенностей. В последние годы в практику полевых работ стали внедряться экспресс – методы исследований. Мировая практика полевых исследований показывает, что во многих случаях объём полевых работ уже значительно превышает лабораторные исследования. В полевых условиях наиболее часто определяются физико-механические показатели грунтов, т.е. прочностные и деформационные характеристики. Так, например, модуль деформации грунтов достаточно точно определяется именно полевыми методами, а не лабораторными.

Опыт определения свойств грунтов показал, что наиболее достоверные численные значения показателей свойств можно получить при оптимальном сочетании полевых работ с лабораторными испытаниями и после статистической обработки полученных при этом результатов. Такие обобщенные показатели свойств грунтов можно уверенно использовать при проектировании.