Виды грунтов


 

 

Грунт – любая горная порода, которая является объектом инженерной деятельности человека.

Изучением грунтов занимается грунтоведение — специальный раздел инженерной геологии, крупное и самостоятельное научное направление, исследующее состав, состояние, строение и свойства грунтов и сложенных ими грунтовых толщ (тел и массивов), закономерности их формирования и пространственно-временного изменения под воздействием современных и прогнозируемых геологических процессов, формирующихся в ходе развития земной коры под влиянием совокупности всех природных факторов и в связи с инженерно-хозяйственной, прежде всего инженерно-строительной, деятельностью человека.

Все грунты делятся на два класса: скальные и дисперсные (рыхлые).

Скальные грунты – это магматические, осадочные и метаморфические породы, характеризующиеся сплошностью, большой прочностью и практически не сжимаются под нагрузкой.

Дисперсные или рыхлые грунты – осадочные обломочные породы, характеризующиеся дисперсностью, малой прочностью и большой сжимаемостью под нагрузкой (щебень, галька, песок, супесь, суглинок, глина, торф, ил и т.д.).

Грунт является трехфазовой системой. Твердая фаза состоит из минеральных частиц, газообразная из смеси газов и/или водяного пара. Жидкая фаза – вода. Жидкая и газообразная фазы заполняют поры и трещины в грунтах. Полностью водонасыщенный и сухой грунт представляют собой двухфазную систему. Абсолютно сухим можно считать грунт, только что вынутый из сушильного шкафа, не получивший влагу при соприкосновении с воздухом. Таким образом, такой грунт в природе не существует. Поры составляют 30-60% объема грунта. Сжатие грунта под нагрузкой происходит, в основном, за счет уменьшения объема пор.

Деление дисперсных грунтов на три фазы  - грубая схематизация, т.к. в грунте присутствуют также органические вещества, минеральные соли и т.д.

Твердая фаза грунта характеризуется гранулометрическим и минералогическим составом. Минералогический состав – это входящие в грунт минералы (кварц, слюда, полевые шпаты, каолинит, монтмориллонит и др.). Гранулометрический (зерновой) состав – это характеристика грунта по крупности (размеру) слагающих его частиц. Частицы одного размера называют фракциями, табл. 1.

Таблица 1

Характеристика грунта по крупности

Грунт – это природная смесь, содержащая разные фракции в различных процентных соотношениях. Стандартное наименование грунта дают по преобладающей фракции. Содержание грубодисперсных фракций определяют просеиванием грунта через стандартный набор сит. Определение фракций d<0,1мм проводят методами, основанными на измерении разной скорости осаждения частиц различной крупности в воде. Так согласно уравнению Навье — Стокса, записанного для скорости падения частицы в вязкой среде, для песчаных частиц (в качестве примера) будем иметь:                                   

где:

·    Vs — установившаяся скорость частицы (м/с) (частица движется вниз, если ρp > ρf, и вверх в случае ρp < ρf),

·    r — радиус частицы (м),

·    g — ускорение свободного падения (м/с²),

·    ρp — плотность частиц (кг/м³),

·    ρ— плотность жидкости (кг/м³),

·    μ — динамическая вязкость жидкости (Па* с).

Подставив в уравнение значения – r = 0,025*10-3 м, g = 9,81м/c2, ρp = 2700кг/м3, ρf = 1000кг/м3, µ = 0,00101 Па*с, получим  скорость падения самых мелких (0,05мм) песчаных частиц 2,23*10-3 м/с. В частности, определение содержание песка в грунте по методу Рутковского основано на этом законе. Очевидно, что для частиц меньшего диаметра скорость падения будет меньше. На законе Навье – Стокса основано несколько методов определения гранулометрического состав грунтов.

Гранулометрический и минералогический составы тесно связаны между собой. Грубые фракции состоят из первичных минералов (продуктов физического выветривания), тонкие фракции – из вторичных минералов (продуктов химического выветривания). Особенно большое значение на свойства грунтов оказывает их тонкодисперсная часть (глинистая и коллоидная). Основными причинами этого являются: - быстрое увеличение удельной поверхности с уменьшение размеров частиц; - природа вторичных минералов, которые несут на своей поверхности отрицательный электрический заряд, поэтому притягивают к себе молекулы воды. В силу этого крупноблочные и песчаные грунты при увлажнении незначительно меняют свои свойства, а глинистые – значительно, переходя от твердого к текучему состоянию по мере увеличения влажности.

 


 

Реклама