§ 7. Строительная классификация грунтов
Для практики проектирования и постройки фундаментов недостаточно одной классификации грунтов по типам, требуется также более детальная строительная классификация грунтов, принятая в соответствии с ГОСТ 25100—82. Согласно этой классификации, наименование того или иного грунта устанавливается по характеру структурных связей (наличие жестких структурных связей у скальных грунтов и отсутствие таких связей у остальных), гранулометрическому составу и степени его неоднородности, числу пластичности, плотности сложения, относительному содержанию и степени разложения органических веществ, по физико-механическим свойствам и др.
Скальные грунты по пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии Rc, МПа, подразделяют следующим образом:
Очень прочные Rc> 120
Прочные 120≥ Rc > 50
Средней прочности 50≥ Rc> 15
Малопрочные 15≥ Rc >5
Пониженной прочности 5> Rc ≥3
Низкой прочности ....... 3> Rc ≥1
Весьма низкой прочности Rc <1
Трещины и микротрещины, неизбежные даже в монолитах, уменьшают прочность скальных грунтов. Несущая способность размягчаемых скальных грунтов может снижаться при насыщении их водой. Снижение несущей способности характеризуется коэффициентом размягчаемости ksaf, равным отношению пределов прочности на одноосное сжатие образцов в водонасыщенном и воздушно-сухом состояниях. Скальные грунты, у которых ksaf≥0,75, называют неразмягчаемыми, при ksaf ≤0,75 их относят к размягчаемым. Это преимущественно осадочные грунты с известняковым, гипсовым и глинистым цементирующим веществом.
Некоторые скальные грунты (гипс, известняк) являются неводостойкими (растворяемыми). Вода выщелачивает в них основной материал грунта и цементирующее вещество, в результате чего образуются пустоты, так называемые карстовые полости.
По степени растворимости в воде осадочные сцементированные грунты подразделяют следующим образом:
Растворимость, г/л
Нерастворимые....... < 0.01
Труднорастворимые ...... 0,01 — 1
Среднерастворимые...... > 1 —10
Легкорастворимые...... > 10
Возможность использования неводостойких скальных грунтов в основаниях сооружений проверяют в каждом конкретном случае на основе инженерно-геологических исследований.
Крупнообломочные грунты по гранулометрическому составу подразделяют на валунный, глыбовый, галечниковый, щебенистый, гравийный и дресвяный. Тип крупнообломочного грунта устанавливают по табл. 1.1.
При наличии в крупнообломочных грунтах песчаного заполнителя (более 40% общей массы абсолютно сухого грунта) или пылеватого и глинистого заполнителя (более 30%) в наименовании крупнообломочного грунта должно содержаться наименование заполнителя. Состав заполнителя устанавливают после удаления из образца крупнообломочного грунта частиц крупнее 2 мм.
Крупнообломочные и песчаные грунты по степени влажности Sr подразделяют на следующие разновидности:
Маловлажные...... . . 0< Sr ≤0,5
Влажные.........0,5< Sr ≤0,8
Насыщенные водой...... 0,8<Sr≤1,0
Песчаные грунты в зависимости от содержания зерен разной крупности (гранулометрического состава) подразделяют на следующие типы: гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. Тип песка устанавливают по табл. 1.1. С этой целью сначала определяют суммарную массу (в процентах общей массы грунта) всех частиц крупнее 2 мм. Если она превышает 25%, то песок относят к гравелистым; если же эта масса составляет 25% и менее, то определяют массу всех частиц крупнее 0,5 мм и т. д. Наименование грунта принимают по первому удовлетворительному показателю в порядке расположения наименований в табл. 1.1.
Таблица 1.1. Типы крупнообломочных и песчаных грунтов
| Грунты | Содержание частиц | |
|---|---|---|
| крупностью, мм | % общей массы сухого грунта | |
| Крупнообломочные: валунный (при преобладании неокатанных частиц глыбовый) | > 200 | > 50 |
| галечниковый (при преобладании неокатанных частиц щебенистый) | > 10 | > 50 |
| гравийный (при преобладании неокатанных частиц дресвяный) | > 2 | >50 |
| Песчаные: гравелистые | >2 | > 25 |
| крупные | > 0,5 | > 50 |
| средней крупности | > 0,25 | > 50 |
| мелкие | >0,1 | ≥75 |
| пылеватые | >0,1 | <75 |
По плотности сложения песчаные грунты в зависимости от значения коэффициента пористости е делят на плотные, средней плотности и рыхлые (табл. 1.2).
| Песчаные грунты | Коэффициент пористости е песков | ||
|---|---|---|---|
| плотных | средней плотности | рыхлых | |
| Гравелистые, крупные и средней крупности | <0,55 | 0,55—0,70 | >0,70 |
| Мелкие | <0,60 | 0,60—0,75 | > 0,75 |
| Пылеватые | <0,60 | 0,60 — 0,80 | >0,80 |
Пылеватые и глинистые грунты подразделяют в строительной практике в зависимости от числа пластичности Ip, %, на супеси (1≤ Ip≤ 7), суглинки (7< Ip ≤17) и глины (Ip > 17). Грунты, для которых Ip <1, относят к песчаным. При наличии в рассматриваемых грунтах крупнообломочных включений выделяют следующие их виды: супесь, суглинок или глина с галькой (щебнем) либо с гравием (дресвой), если содержание (по массе) соответствующих частиц крупнее 2 мм составляет 15— 25%; супесь, суглинок или глина галечниковые (щебенистые) либо гравелистые (дресвяные), если содержание (по массе) соответствующих частиц крупнее 2 мм составляет 25—50%.
По консистенции, характеризуемой показателем текучести IL глинистые грунты подразделяют на следующие разновидности:
Супеси:
твердые......... IL <0
пластичные........ 0 ≤IL ≤l
текучие.......... IL > 1
Суглинки и глины:
твердые.......... IL <0
полутвердые........ 0 ≤IL ≤0,25
тугопластичные....... 0,25 < IL ≤0,50
мягкопластичные....... 0,50< IL ≤0,75
текучепластичные...... 0,75 < IL ≤ 1,00
текучие.......... IL > 1,00
В случае набухания глинистого грунта, замачиваемого до нагрузки, необходимо определять свободное относительное набухание Esw, равное отношению увеличения высоты образца грунта к его начальной высоте. По относительному набуханию без нагрузки Esw выделяют следующие разновидности глинистых грунтов:
Ненабухающие …. Esw <0,04
Слабонабух ающие . . . . 0,04 ≤Esw ≤0,08
Средненабухающие . . . . 0,08< Esw ≤0,12
Сильнонабухающие . . . Esw> 0,12
Глинистые грунты могут обладать также просадочностью, характеризуемой относительной просадочностью Esl, определяемой как дополнительное относительное сжатие образца грунта в результате замачивания. По относительной просадочности Esl различают непросадочные (Esl <0,01) и просадочные (Esl ≥0,01) глинистые грунты.
Лессовые грунты однородны, как правило, отличаются макропористостью, в маловлажном состоянии способны держать вертикальный откос. При замачивании маловлажные лессовые грунты дают просадку, легко размокают и размываются, а при полном водонасыщении могут переходить в плывунное состояние. В зависимости от коэффициента пористости лессовые грунты подразделяют на низкопористые (е≤0,8) и высокопористые (е> 0,8). Илистые грунты имеют влажность, превышающую влажность на границе текучести, и коэффициент пористости е≥0,9. Илы подразделяют на супесчаные (е>0,9), суглинистые (е>1,0) и глинистые (е>1,5). В качестве оснований могут использоваться, как правило, только илы, уплотненные вышележащими напластованиями других грунтов.