Могут ли набухать обычные пылевато глинистые грунты. Пылевато-глинистых грунтов

Влажность грунтов определяют высушиванием пробы грунта при температуре 105°С до постоянной массы. Отношение разности масс пробы до и после высушивания к массе абсолютно сухого грунта дает значение влажности, выражаемое в процентах или долях единицы. Долю заполнения пор грунта водой - степень влажности S r рассчитывают по формуле (см. табл. 1.3). Влажность песчаных грунтов (за исключением пылеватых) изменяется в небольших пределах и практически не влияет на прочностные и деформационные свойства этих грунтов.

Характеристики пластичности пылевато-глинистых грунтов - это влажности на границах текучести w L и раскатывания w p , определяемые в лабораторных условиях, а также число пластичности I p и показатель текучести I L вычисляемые по формулам (см. табл. 1.3). Характеристики w L , w p и I р являются косвенными показателями состава (гранулометрического и минералогического) пылевато-глинистых грунтов. Высокие значения этих характеристик свойственны грунтам с большим содержанием глинистых частиц, а также грунтам, в минералогический состав которых входит монтмориллонит.

1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУНТОВ

Грунты оснований зданий и сооружений подразделяются на два класса : скальные (грунты с жесткими связями) и нескальные (грунты без жестких связей).

Нескальные грунты подразделяют на крупнообломочные, песчаные, пылевато-глинистые, биогенные и почвы.

К крупнообломочным относятся несцементированные грунты, в которых масса обломков крупнее 2 мм составляет 50 % и более. Песчаные - это грунты, содержащие менее 50 % частиц крупнее 2 мм и не обладающие свойством пластичности (число пластичности I р < 1 %).ТАБЛИЦА 1.5. КЛАССИФИКАЦИЯ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ И ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОМУ СОСТАВУ

Крупнообломочные и песчаные грунты классифицируются по гранулометрическому составу (табл. 1.5) и по степени влажности (табл. 1.6).

ТАБЛИЦА 1.6. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ И ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО СТЕПЕНИ ВЛАЖНОСТИ S r

Свойства крупнообломочного грунта при содержании песчаного заполнителя более 40 % и пылевато-глинистого более 30 % определяются свойствами заполнителя и могут устанавливаться по испытанию заполнителя. При меньшем содержании заполнителя свойства крупнообломочного грунта устанавливают испытанием грунта в целом. При определении свойств песчаного заполнителя учитывают следующие его характеристики - влажность, плотность, коэффициент пористости, а пылевато-глинистого заполнителя - дополнительно число пластичности и консистенцию.

Основным показателем песчаных грунтов, определяющим их прочностные и деформационные свойства, является плотность сложения. По плотности сложения пески подразделяются по коэффициенту пористости е , удельному сопротивлению грунта при статическом зондировании q с и условному сопротивлению грунта при динамическом зондировании q d (табл. 1.7).

При относительном содержании органического вещества 0,03 < I от ≤ 0,1 песчаные грунты называют грунтами с примесью органических веществ. По степени засоленности крупнообломочные и песчаные грунты подразделяют на незасоленные и засоленные. Крупнообломочные грунты относятся к засоленным, если суммарное содержание легко- и среднерастворимых солей (% от массы абсолютно сухого грунта) равно или более:

− 2 % - при содержании песчаного заполнителя менее 40 % или пылевато-глинистого заполнителя менее 30 %

− 0,5 % - при содержании песчаного заполнителя 40 % и более;

− 5 % - при содержании пылевато-глинистого заполнителя 30 % и более.

Песчаные грунты относятся к засоленным, если суммарное содержание указанных солей составляет 0,5 % и более.

Пылевато-глинистые грунты подразделяют по числу пластичности I p (табл. 1.8) и по консистенции, характеризуемой показателем текучести I L (табл. 1.9).ТАБЛИЦА 1.7. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ПЛОТНОСТИ СЛОЖЕНИЯ

ТАБЛИЦА 1.8. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ЧИСЛУ ПЛАСТИЧНОСТИ

Среди пылевато-глинистых грунтов необходимо выделять лёссовые грунты и илы. Лёссовые грунты - это макропористые грунты, содержащие карбонаты кальция и способные при замачивании водой давать под нагрузкой просадку, легко размокать и размываться. Ил - водонасыщенный современный осадок водоемов, образовавшийся в результате протекания микробиологических процессов, имеющий влажность, превышающую влажность на границе текучести, и коэффициент пористости, значения которого приведены в табл. 1.10.

ТАБЛИЦА 1.9. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЮ ТЕКУЧЕСТИ

ТАБЛИЦА 1.10. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ИЛОВ ПО КОЭФФИЦИЕНТУ ПОРИСТОСТИ

Пылевато-глинистые грунты (супеси, суглинки и глины) называют грунтами с примесью органических веществ при относительном содержании этих веществ 0,05 < I от ≤ 0,1. По степени засоленности супеси, суглинки и глины подразделяют на незаселенные и засоленные. К засоленным относятся грунты, в которых суммарное содержание легко- и среднерастворимых солей составляет 5 % и более.

Среди пылевато-глинистых грунтов необходимо выделять грунты, проявляющие специфические неблагоприятные свойства при замачивании: просадочные и набухающие. К просадочным относятся грунты, которые под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании водой дают осадку (просадку), и при этом относительнаяпросадочность ε sl ≥ 0,01. К набухающим относятся грунты, которые при замачивании водой или химическими растворами увеличиваются в объеме, и при этом относительное набухание без нагрузки ε sw ≥ 0,04.

Глинистый грунт – это грунт, который более чем на половину состоит из очень мелких частиц размером менее 0,01 мм, которые имеют форму чешуек или пластин. Расстояния между этими частицами называется порами, они, как правило, заполняются водой, которая хорошо удерживается в глине, потому что сами частички глины воду не пропускают. Глинистые грунты имеют высокую пористость, т.е. высокое соотношение объема пор к объему грунта. Это соотношение колеблется от 0,5 до 1,1 и является характеристикой степени . Каждая пора - это маленький капилляр, поэтому такие грунты подвержены .

Глинистый грунт очень хорошо удерживает в себе влагу и никогда не отдает ее всю, даже при высыхании, поэтому является . Влага, содержащаяся в грунте, при замерзании превращается в лед и расширяется, тем самым, увеличивая объем всего грунта. Все грунты, содержащие глину, подвержены этому негативному явлению, и чем больше содержание глины, тем сильнее проявляется это свойство.

Поры глинистого грунта настолько малы, что капиллярные силы притяжение между частицами воды и глины оказываются достаточными, чтобы связывать их. Капиллярные силы притяжения в совокупности с пластичностью частиц глины обеспечивают пластичность глинистого грунта. И чем больше содержание глины, тем пластичнее будет грунт. В зависимости от содержания частиц глины их классифицируют на супеси, суглинки и глину.

Классификация глинистого грунта

Супесь – это глинистый грунт, который содержит не более 10 % глинистых частиц, оставшуюся часть занимает песок. Супесь наименее пластичная из всех глинистых грунтов, при ее растирании между пальцами чувствуются песчинки, она плохо скатывается в шнур. Скатанный из супеси шар рассыпается, если на него немного надавить. Из-за высокого содержания песка супесь имеет сравнительно низкую пористость – от 0,5 до 0,7. Соответственно она может содержать меньше влаги и, следовательно, быть меньше подвержена пучению. При пористости 0,5 (т.е. при хорошем уплотнении) в сухом состоянии супеси составляет 3 кг/см2, при пористости 0,7 – 2,5 кг/см3.

Суглинок – это глинистый грунт, который содержит от 10 до 30 процентов глины. Этот грунт достаточно пластичен, при растирании его между пальцами не чувствуются отдельные песчинки. Скатанный из суглинка шар раздавливается в лепешку, по краям которой образуются трещины. Пористость суглинка выше, чем супеси и колеблется от 0,5 до 1. Суглинок может содержать больше воды и больше, чем супесь, подвержен пучению. Сухой суглинок с пористостью 0,5 имеет несущую способность 3 кг/см2, при пористости 0,7 – 2,5 кг/см2.

Глина – это грунт, в котором содержание глинистых частиц больше 30%. Глина очень пластичная, хорошо скатывается в шнур. Скатанный из глины шар сдавливается в лепешку без образования трещин по краям. Пористость глины может достигать 1,1, она сильнее всех остальных грунтов подвержена , потому что может содержать очень большое количество влаги. При пористости 0,5 глина имеет несущую способность 6 кг/см2, при 0,8 – 3 кг/см2.

Все глинистые грунты под действием нагрузки от фундамента подвержены осадке, причем занимает она очень много времени – несколько сезонов. Осадка будет тем больше и дольше, чем больше пористость грунта. Чтобы уменьшить пористость глинистого грунта и тем самым улучшить его характеристики, грунт можно уплотнять. Естественное уплотнение глинистого грунта происходит под давлением вышележащих слоев: чем глубже находится слой, тем сильнее он уплотнен, тем меньше его пористость и тем больше его несущая способность.

Минимальная пористость глинистого грунта 0,3 будет у максимально уплотненного слоя, который залегает ниже глубины промерзания. Дело в том, что при промерзании грунта возникает пучение: частицы грунта двигаются и между ними возникают новые поры. В слое грунта, который находится ниже глубины промерзания, таких движений нет, он максимально уплотнен и его можно считать несжимаемым. зависит от климатических условий, в России она колеблется от 80 до 240 см. Чем ближе к поверхности земли, тем меньше будет уплотнен глинистый грунт.

Чтобы примерно оценить несущую способность глинистого грунта на определенной глубине можно принять максимальную пористость 1,1 на поверхности земли, а минимальную 0,3 на глубине промерзания и предположить, что она изменяется в зависимости от глубины равномерно. Вместе с ней будет меняться и несущая способность: от 2 кг/см2 на поверхности, до 6 кг/см2 ниже глубины промерзания.

Еще одна важная характеристика глинистого грунта – это его : чем больше влаги содержится в нем, тем хуже его несущая способность. Насыщенный влагой глинистый грунт становится слишком пластичным, а насыщаться влагой он может в том случае, когда близко находятся грунтовые воды. Если высокий и менее чем в метре от глубины заложения фундамента, то приведенные выше значения несущей способности глины, суглинка и супеси нужно делить на 1,5.

Все глинистые грунты будут служить хорошим основанием для фундамента дома, если грунтовые воды залегают на значительной глубине, а сам грунт будет однороден по составу.

Читайте так же:

• В этой статье рассмотрены основные типы грунтов - скальный, крупнообломочный, песчаный и глинистый, каждый из которых имеет свои свойства и отличительные признаки.
• Несущая способность грунтов – это его основанная характеристика, которую необходимо знать при строительстве дома, она показывает какую нагрузку может выдержать единица площади грунта. Несущая способность определяет, какой должна быть опорная площадь фундамента дома: чем хуже способность грунта выдерживать нагрузку, тем больше должна быть площадь фундамента.
• Пучинистый грунт – это такой грунт, который подвержен морозному пучению, при промерзании он значительно увеличивается в объеме. Силы пучения достаточно велики и способны поднимать целые здания, поэтому закладывать фундамент на пучинистом грунте без принятия мер против пучения нельзя.
• Грунтовые воды – это первый от поверхности земли подземный водоносный слой, который залегает выше первого водоупорного слоя. Они оказывают негативное воздействие на свойства грунта и фундаменты домов, уровень грунтовых вод необходимо знать и учитывать при заложении фундамента.
• Песчаный грунт более чем на половину состоит из частиц песка размером меньше 5 мм. В зависимости от размера частиц подразделяется на гравелистый, крупный, средний и мелкий. Каждый вид песка имеет свои свойства.
• Морозное пучение – это увеличение объема грунта при отрицательных температурах, то есть зимой. Происходит это из-за того, что влага, содержащаяся в грунте, при замерзании увеличивается в объеме. Силы морозного пучения действуют не только на основание фундамента, но и на его боковые стенки и способны выдавить фундамент дома из грунта.

5. Песчаные грунты состоят из частиц зерен кварца и других минералов крупностью от 0,1 до 2 мм, содержащие глины не более 3% и не обладают свойством пластичности. Пески разделяют по зерновому составу и размеру преобладающих фракций на гравелистые лески d>2 мм, крупные d>0,5 мм, средней крупности d>0,25 мм,мелкие d>0,1 мм и пылеватые d=0,05 - 0,005 мм.

Частицы грунта крупностью от d=0,05 - 0,005 мм называют пылеватыми . Если в песке таких частиц от 15 до 50 %, то их относят к категории пылеватых . Когда в грунте пылеватых частиц больше, чем песчаных, грунт называют пылеватым .

Чем крупнее и чище пески, тем большую нагрузку может выдержать слой основания из него. Сжимаемость плотного песка невелика, но скорость уплотнения под нагрузкой значительна, поэтому осадка сооружений на таких основаниях быстро прекращается. Пески не обладают свойством пластичности.

Гравелистые , крупные и средней крупности пески значительно уплотняются под нагрузкой, незначительно промерзают.

Тип крупнообломочных и песчаных грунтов устанавливается по гранулометрическому составу, разновидность – по степени влажности.

Глинистые – связные грунты, состоящие из частиц крупностью менее 0,005 мм, имеющих в основном чешуйчатую форму, с небольшой примесью мелких песчаных частиц. В отличие от песков глины имеют тонкие капилляры и большую удельную поверхность соприкосновения между частицами. Так как поры глинистых грунтов в большинстве случаев заполнены водой, то при промерзании глины происходит ее пучение.

Глинистые грунты делятся в зависимости от числа пластичности на глины (с содержанием глинистых частиц более 30%), суглинки (10...30%) и супеси (З...10%).

Несущая способность глинистых оснований зависит от влажности, которая определяет консистенцию глинистых грунтов. Сухая глина может выдерживать довольно большую нагрузку.

Тип глинистого грунта зависит от числа пластичности, разновидность – от показателя текучести.

Классификация грунтов по величине частиц.

6. По крупности минеральных частиц грунта, их взаимной связи и механической прочности грунты делят на пять классов: скальные, полускальные, крупнообломочные, песчаные (несвязные) и глинистые (связные).

К скальным грунтам относятся сцементированные водоустойчивые и практически несжимаемые породы (граниты, песчаники, известняки и т. п.), залегающие обычно в виде сплошных или трещиноватых массивов.

К полускальным грунтам относятся сцементированные породы, способные к уплотнению (мергели, алевролиты, аргиллиты и т. п.) и неводостойкие (гипс, гипсоносные конгломераты).

Крупнообломочные грунты состоят из несцементированных кусков скальных и полускальных пород; обычно содержат более 50 % обломков пород размером свыше 2 мм.

Песчаные грунты состоят из несцементированных частиц пород размером 0,05...2 мм; представляют собой, как правило, естественно разрушившиеся и преобразованные в различно степени скальные грунты; не обладают пластичностью.

Глинистые грунты также являются продуктом естественного разрушения и преобразования первичных горных пород, составляющих скальные грунты, но с преобладающим размером частиц менее 0,005 мм.

Классификация песчаных грунтов по степени влажности.

7. КРУПНООБЛОМОЧНЫе И ПЕСЧАНЫе ГРУНТЫ ПО СТЕПЕНИ ВЛАЖНОСТИ ПОДРАЗДЕЛЯЮТСЯ.

Песок I P < 1

Супесь 1≤ I P < 7

Суглинок 7 ≤ I P < 17

Глина I P ≥ 17

Определяем тип исследуемого грунта.

Е. Показателем текучести глинистого грунта I L называют числовую характеристику, показывающую в каком состоянии находится грунт в условиях естественного залегания.

Ранее определены:

Природная влажность грунта W tot [%]

Влажность на границе текучести W L [%]

Влажность на границе раскатывания W P [%]

I L = (W - W P) /(W L – W P)

Состояние пылевато-глинистого грунта по консистенции определяется следующим образом:

Супеси твердые I L ≤ 0

– пластичные 0 < I L < 1

– текучие I L ≥ 1

Суглинки и глины твердые I L ≤ 0

– полутвердые 0 < I L ≤ 0,25

– тугопластичные 0,25 < I L ≤ 0,5 – мягкопластичные 0,5 < I L ≤ 0,75

– текучие 0,75 < I L

Определяем состояние исследуемого грунта.

З. Назначение расчетного сопротивления грунта R o .

Ранее определены:

Тип грунта по пластичности I P [дол.ед.]

Коэффициент пористости e [дол.ед.]

Показатель консистенции I L [дол.ед.]

Для пылевато-глинистых грунтов расчетное сопротивление грунта определяется по таблице.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛА ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА

ПЕСЧАНОГО ГРУНТА

Углом естественного откоса α называют максимальный угол, при котором неукрепленный откос песчаного грунта сохраняет равновесие.

Угол естественного откоса песчаного грунта определяется в воздушно-сухом и подводном состояниях. Величина угла естественного откоса используется в расчетах объемов земляных работ, а самое главное, в расчетах прочности и устойчивости грунтов, давления их на ограждения и пр. Кроме того, угол естественного откоса может служить признаком наличия у песчаных грунтов, содержащих свободные коллоиды, плывунных свойств (угол естественного откоса в подводном состоянии у таких грунтов колеблется от 0 о до 12-14 о).

Принадлежности:

1. Прибор для определения углов естественного откоса (рис.) дисковый прибор

2. Прибор Д.И.Знаменского УВТ-3М

3. Масштабная линейка.

4. Уровень.

Порядок выполнения работы:

Образец воздушно-сухого песка объемом, примерно, 1 кг. Просеивают сквозь сито с диаметром отверстий 5 мм. И тщательно перемешивают. Кроме прибора Д.И. Знаменского, определения угла естественного откоса можно выполнить с помощью диска, имеющего вертикальный тарированный стержень. На такой диск сверху одевается приспособление сверху отверстием, засыпается песком, а затем очень плавно снимаем это приспособление. Излишек песка осыпается, а в диске остается конус из песка. Вершина которого в месте соприкосновения со стрежнем показывает значение угла откоса.

Измеряют высоту h и основание l откоса с точностью до 1 мм. Угол естественного откоса вычисляют (с точностью до 30 мин.) по формуле:

tg α = ; α = arc tg

Для каждого образа песчаного грунта в воздушно-сухом состоянии производят не менее трех определений угла естественного откоса. Расхождение между повторными определениями больше чем на 2˚ не допускается. За угол естественного откоса песчаного грунта в воздушно-сухом состоянии принимают среднее арифметического значение результатов отдельных определений, выраженное в целых градусах.

Последовательность записи результатов определения:

1. Наименование вида песчаного грунта

2. Определение угла естественного откоса

Приложение 1 лаб.работе №1

Твердость минералов

Классификация магматических горных пород по SiO 2

Приложение 2 лаб.работе №1

Рассмотрим более подробно характеристику глинистых грунтов:

• В их состав входят мельчайшие глинистые частицы (размером менее 0,01 мм, имеющие форму пластинок или чешуек) и частицы песка.
• Обладают большой пористостью, в связи с этим имеют способность свободно поглощать и удерживать воду. Даже при частичном высыхании удерживают в себе влагу.
• При замерзании жидкость превращается в лед, при этом увеличивая общий объем грунта. Все породы, которые содержат в себе частицы глины, подвержены этому негативному влиянию, и чем больше ее в составе, тем сильнее проявляется данное свойство.
• Благодаря консистенции глинистых грунтов, порода обладает связывающими свойствами, которые выражаются в способности сохранять свою форму.
• В соответствии с содержанием частиц глины, существует классификация глинистых грунтов: глина, суглинки и супеси.
• Способность деформирования породы без разрывов под воздействием внешних нагрузок, и сохранение формы после ее прекращения, называют пластичностью глинистых грунтов. Степень пластичности определяет строительные свойства глинистых пород: влажность, плотность, сопротивлению сжатию. При увеличении влажности происходит уменьшение плотности и сопротивление сжатию.

Гранулометрический состав и пластичность

Классификация глинистых грунтов более детально:

• Содержание в супеси глинистых частиц около 10 %, остальной объем занимают песчаные частицы.
• По своим характеристикам почти не отличается от песка. Бывает двух видов: легкая (в составе до 6% глиняных частиц) и тяжелая (до 10%).
• Растирая супесь во влажных ладонях, отчетливо заметны частицы песка.
• Комки в сухом состоянии имеют рассыпчатую структуру и легко крошатся при ударе.
• Шар, сформированный из увлажненной супеси, при давлении легко рассыпается.
• Отличается сравнительно низкой пористостью (0,5-0,7), по причине высокого содержания песка.
• Несущая способность супеси имеет прямую зависимость от влажности глинистых грунтов.

В суглинке содержание глинистых частиц может достигать 30% от общего веса. Как и в супеси, суглинок содержит большую часть песка, поэтому его можно назвать песчано-глинистым грунтом.

• В сравнении с супесью, отличается большей связанностью, при определенных условиях может сохранять форму, не распадаясь на мелкие куски.
• Тяжелые суглинки содержат до 30% глинистых частиц, а легкие до 20%.
• Сухие куски сглинка не так тверды, как глина, при ударении рассыпаются на небольшие куски.
• При увлажнении суглинок мало пластичен.
• При растирании, в ладонях четко заметны песчаные частицы.
• Комки легко раздавливаются.
• Шар, сформированный из увлажненного суглинка, при надавливании превращается в лепешку, с характерными трещинами по краям.
• Пористость суглинка несколько выше, чем супеси (0,5­–1).

В глине содержится более 30% глинистых частиц. Среди грунтов, она имеет наибольшую связанность.

• В сухом состоянии глина твердая, при увлажнении становиться пластичной, вязкой, прилипает к пальцам.
• При растирании в ладонях песчаных частичек практические не ощущается, комки раздавить довольно затруднительно.
• При разрезании ножом пласта сырой глины, на гладком срезе не видно песчинок.
• Скатанный шарик из увлажненной глины при надавливании превращается в лепешку без трещин.
• Обладает наибольшей пористостью (до 1,1).

Составы с различными примесями

Пылевато-глинистые грунты представляют собой состав, в котором содержится примесь органических веществ (0,05–0,1). По степени засоленности их разделяют:

• засоленные – содержание солей в составе превышает 5%;
• незасоленные;

Пылевато-глинистые грунты включают в свой состав специфические породы, которые проявляют неблагоприятные свойства при замачивании:

• набухающие – грунты, которые при замачивании химическими растворами или водой способны увеличиваться в объеме.
• просадочные – породы, которые под воздействием внешнего давления или собственного веса, а также при значительном увлажнении водой способны давать просадку.

Среди пылевато-глинистых пород следует отдельно выделить илы и лессы.

• Лессовые породы имеют характерную макропористость, в их составе содержится карбонат кальция, а при замачивании большим количеством воды под нагрузкой дают просадку, легко размокают и размываются.
• Илом называют осадок водоемов, который образовался в результате различных микробиологических процессов, имеющий влажность, граничащую с текучестью.

Все вышеперечисленные породы от супесей до глины, при создании определенных гидродинамических условий способны принимать плывунное состояние, превращаясь в густую, вязкую жидкость.

Посмотрите видео: Вывоз грунта