Общие сведения и классификация грунтов
Грунты — это любые горные породы (осадочные, магматические, метаморфические) и твердые отходы производства залегающие на поверхности, земной коры и входящие в сферу воздействия на них человека при строительстве зданий, сооружений, дорог и других объектов.
При опенке свойств грунтов, выступающих в роли оснований, большое внимание уделяется их деформативным ипрочностным показателям. Показатели в большой степени находятся в зависимости от многих другихособенностей грунтов: химико-минерального cocтава, структур и текстур, характера взаимодействия грунтов с водой, степени их выветрелости и ряда других. Недоучет тех или иных особенностей свойств «грунтов-оснований» влечет за собой ошибки при проектировании и строительстве зданий и сооружений, что в итоге приводит к утрате прочности грунтов в период эксплуатации.
Прогноз изменений свойств фунтов во времени под влиянием различных воздействий возможен только при условии полной информации о том, как они сформировались в процессе генезиса и всей последующей их «жизни».
Состояние грунтов
В последнее время специалистами в инженерной геологии уделяется большое внимание такой важной категории оценки грунтов, как их состояние. Понятие «состояние грунтов» мы уже рассматривали выше, здесь мы попытаемся несколько упорядочить изложенные ранее сведения. Следует отметить, что пока нет четко сформулированного определения этой категории. К числу характеристик, определяющих состояние фунтов, относят степень трещиноватости, выветрелости, влажности, водонасыщенности, плотности и др. Такие характеристики, как трещиноватость и выветрелость, определяют свойства пород в образце и в массиве; как известно, такая величина, как предел прочности на сжатие в образце, существенно превышает ее значения в массиве, иной раз до двух порядков. Степень выветрелости имеет несколько иное влияние на формирование свойств грунтов в образце и в массиве. Трещины выветривания обычно заполнены вторичным минеральным материалом, а это, естественно, резко повышает неоднородность массива, тем самым уменьшая или, точнее, меняя прочностные, деформационные и фильтрационные свойства пород в массиве.
Степень влажности чаще всего учитывают при оценке свойств дисперсных грунтов. Она определяет возникновение, «оживление» и развитие таких неблагоприятных явлений и процессов, как оползни,
солифлюкция, в отдельных случаях способствует селеобразованию и
ряду других явлений. Степень влажности сказывается на деформационно-прочностных характеристиках массивов грунтов, на консолидации грунтов в основании сооружений при приложении к ним нагрузок
инженерных сооружений. Очень близко к степени влажности стоит
степень водонасыщенности, более применимая в настоящее время к
скальным трещиноватым грунтам. Эти две категории определяют
способность грунтов деформироваться под нагрузкой, консолидироваться; существенно влияют на прочностные характеристики массивов
грунтов; в климатических зонах, подверженных резким колебаниям
температур, в районах распространения мерзлых грунтов степень влажности и степень водонасышенности их значительно влияют на морозостойкость пород в массиве.
Для дисперсных грунтов особое значение имеет степень их плотности, например, встречаются недоуплотненные пылеватые и песчаные грунты, такие, как эоловые мелкозернистые, распространенные в южной части Кара-Кумов, эолово-морские (дюнные) пески балтийского побережья, лессовые грунты различного генезиса.
Недоуплотненное состояние этих грунтов является одной из причин просадочных явлений, отчасти разжижения песков, неоднородных деформаций в основании сооружений, нарушения устойчивости пород в откосах естественных и искусственных выемок.
Все перечисленные характеристики состояния грунтов в их «предельных» значениях резко ухудшают свойства массивов при приложении вибрационных, динамических, в частности, сейсмических нагрузок. Сильнотрещиноватые, выветрелые, водонасыщенные или влажные недоуплотненные грунты в массиве значительно снижают возможность использования их в основании ответственных сооружений. При расчетах на сейсмическую устойчивость сооружений, проектируемых на грунтах, которые находятся в указанных выше состояниях, согласно действующим нормативным документам, требуется увеличивать расчетные значения, учитывающие сейсмические воздействия, внекоторых случаях на 1 балл выше установленной для всего района обшей сейсмической интенсивности.
Классификация грунтов
Классификация грунтов могут быть общими, частичными, региональными и отраслевыми.
Задача общих классификаций—по возможности охватить все наиболее распространенные типы горных пород и охарактеризовать их как грунты. Такие классификации должны основываться исключительно на генетическом подходе, при котором оказывается возможным связать инженерно-геологические свойства горных пород с их генетическими особенностями и проследить изменение этих свойств от одной группы грунтов к другой. Эти классификации служат базой для разработки всех других видов классификаций.
Частные классификации подразделяют и детально расчленяют грунты на отдельные группы по одному или нескольким признакам. К таким классификациям относятся классификации:
- осадочных, обломочных, песчано-глинистых грунтов по гранулометрическому составу,
- глинистых пород — по числу пластичности,
- лессовых пород — по степени просадочности и т. п.
Эти классификации могут быть развитием или составной частью общих классификаций.
Региональные классификации рассматривают грунты применительно к определенной территории. В их основе лежит возрастное и генетическое подразделение пород, встречающихся на данной территории. Разделение групп фунтов проводят, базируясь на формационно-фациальном учении о горных породах.
Отраслевые классификации фунтов составляются применительно к запросам определенного вида строительства. Естественно, такие классификации базируются на положениях вышеописанных классификаций и являются как бы конкретным результатом общих классификаций для решения вопросов при инженерно-геологической оценке территорий и площадки строительства.
Классификация фунтов отражает их свойства. В настоящее время фунты согласно ГОСТ 25100—95 разделяют на следующие классы — природные: скальные, дисперсные, мерзлые и техногенные образования. Каждый класс имеет свои подразделения. Так, фунты скальных, дисперсных и мерзлых классов объединяются в группы, подгруппы, типы, виды и разновидности, а техногенные фунты вначале разделяются на два подкласса, а далее также на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности. Классификация фунтов согласно ГОСТ 25100—95 в сокращенном виде показана в таблице:
Строительная классификация грунтов
| Классы | Группы | Подгруппы | Типы | Виды | Разновидности |
| Скальные грунты (с жесткими структурными связями) | Скальные грунты | Магматические породы Метаморфические породы Осадочные | Силикатные Силикатные Карбонатные Железистые Силикатные Карбонатные | Граниты, базальты,габбро Гнейсы, сланцы Мраморы и др. Железные руды Песчаники, конгломераты Известняки, доломиты | Выделяются по: 1. Прочности 2. Плотности 3. Выветрелости 4. Водорастворимости 5. Размягчаемости в воде 6. водопроницаемости и т.д. |
| Полускальные грунты | Магмат. Эффузив.породы Осадочные | Силикатные Силикатные Кремнистые Карбонатные Сульфатные Галоидные | Вулканические туфы Аргиллиты, алевролиты Опоки,трепелы ,диатомиты Мел.мергели Гипсы,ангидриты Галиты и др. | ||
| Дисперсные грунты (с механическими и водно-коллоидными связями) | Связные грунты Несвязные грунты | Осадочные породы Осадочные породы | Минеральные Органоминеральные Органические Силикатные, карбонатные, полиминеральные | Глинистые грунты Илы, сапропели,заторфованные земли торф пески, крупнообломочные грунты | Выделяются по: 1. Гранулометрическому и минералогическому составу 2. Числу пластичности 3. Набуханию 4. Просадочности 5. Водонасыщению 6. Коэф-ту пористости 7. Плотности и др. |
| Мерзлые грунты (с криогенными структурными связями) | Скальные грунты Полускальные грунты Связные грунты Ледяные грунты | Промерзшие магматические, метаморфические и осадочные породы Померзшие магматические эффузивные породы Осадочные породы Промерзшие Осадочные породы Внутригрунтовые погребенные | Ледяные минеральные Ледяные минеральные Ледяные органоминеральные Ледяные органические льды | Все виды грунтов магматических, метаморфических и осадочных Все виды дисперсных связных и несвязных грунтов Ледниковые Наледные,речные,озерные и т.д. | Выделяются по: 1. Льдистости 2. Температурно-прочностным свойствам 3. Засоленности 4. Криогенной текстуре и т.д. |
Скальные грунты. Их структуры с жесткими кристаллическими связями, например, гранит, известняк. Класс включает две группы грунтов: 1) скальные, куда входит три подгруппы пород, магматические, метаморфические, осадочные сцементированные и хемогенные; 2) полускальные в виде двух подгрупп — магматические излившиеся и осадочные породы типа мергеля и гипса. Деление грунтов этого класса на типы основано на особенностях минерального состава, например, силикатного типа — гнейсы, граниты, карбонатного типа — мрамор, хемогенные известняки. Дальнейшее разделение грунтов на разновидности проводится по свойствам: по прочности—гранит—очень прочный, вулканический туф —менее прочный; по растворимости в воде —кварцит —очень водостойкий, известняк —неводостойкий.
Дисперсные грунты. В этот класс входят только осадочные горные породы. Класс разделяется на две группы — связных и несвязных грунтов. Для этих фунтов характерны механические и водноколлоидные структурные связи. Связные фунты делятся на три типа — минеральные (глинистые образования), органо-минеральные (илы, сапропели и др.) и органические (торфы). Несвязные фунты представлены песками и крупнообломочными породами (гравий, щебень и др.). В основу разновидностей фунтов положены плотность, засоленность, гранулометрический состав и другие показатели
Мерзлые грунты. Все грунты имеют криогенные структурные связи, т. е. цементом грунтов является лед. В состав класса входят практически все скальные, полускальные и связные грунты, находящиеся в условиях отрицательных температур. К этим трем группам добавляется группа ледяных грунтов в виде надземных и подземных льдов. Разновидности мерзлых грунтов основываются по льдистым (криогенным) структурам, засоленности, температурно-прочностным свойствам и др.
Техногенные грунты. Эти грунты представляют собой, с одной:стороны, природные породы — скальные, дисперсные, мерзлые, 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 нередко называют антропогенным образованием. В отличие от других классов этот класс вначале разделяется на три подкласса, а уже после этого каждый подкласс, в свою очередь, распадается на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности грунтов. Разновидности техногенных грунтов выделяются на основе специфических особенностей свойств.
