ВИДЫ, СОСТАВ И СТРОЕНИЕ ГРУНТОВ по ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация

и науки Российской Федерации

ФГОУ ВО Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)
Новосибирск,

2015

25100-2011 Грунты. Классификация
ЦЕЛЬ и задачи:

техногенные образования, рассматриваемые как многокомпонентные динамичные системы геологической среды и

являющиеся средой и объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.
Грунты могут служить:
материалом оснований зданий и сооружений;
средой для размещения в них сооружений;
материалом самого сооружения.

В соответствии с ГОСТ 25100-2011 все грунты классифицируют в зависимости от происхождения и условий образования, характера структурных связей между частицами, состава и строительных свойств.

Термины и определения

класса:

1. Класс скальных и полускальных грунтов
2. Класс дисперсных грунтов (крупнообломочных,

несвязных песчаных и связных глинистых, включающих глины, суглинки и глины)
3. Класс мерзлых грунтов

Введение

связи кристаллизационного и/или цементационного типа.

Обладают жесткими структурными связями (кристаллизационными и цементационными).
Разновидности (классификации) скальных грунтов выделяют по количественным показателям их минерального состава, строения, состояния и свойств в соответствии с приложениями ГОСТ 25100-2011.

минералов, имеющих жесткие структурные связи цементационного типа. Условные границы между

скальными и полускальными грунтами принимается по прочности на одноосное сжатие :
Rc ≥ 5 МПа – грунты скальные;
Rc < 5 МПа – грунты полускальные

зёрен, обломков и др. элементов, между которыми есть физические, физико-химические

или механические структурные связи.
Грунты с механическими структурными связями выделяют в подкласс несвязных (сыпучих) грунтов; грунты с физическими и физико-химическими структурными связями – в подкласс связных грунтов.
Разновидности дисперсных грунтов выделяют по количественным показателям их вещественного состава, строения, состояния и свойств в соответствии с ГОСТ 25100-2011, прил. Б.2 и В.2.

2. Класс дисперсных грунтов

крупнее 2 мм более 50 %,

Песок – несвязный минеральный

грунт, в котором масса частиц размером меньше 2 мм составляет более 50 %, Iр = 0 %.

Грунт глинистый – связный грунт минерального (неорганического) состава, состоящий более чем на 50 % из частиц размером менее 0,01 мм и имеющий число пластичности 17≥ Iр ≥ 1 %.

Типы дисперсных грунтов

образца грунта; Vs – объем минеральных частиц грунта в объеме

V; Vn – объем пор в объеме V; Vw – объем воды в порах; G – масса образца грунта; Gs – масса частиц грунта (скелета); Gw – масса содержащейся в порах воды; Gw,р – то же в заданном состоянии грунта на границе пластичности (раскатывания); Gw,L – то же в заданном состоянии грунта на границе текучести

размера, которые образуют данный грунт. Размеры частиц: глинистых – тысячные

доли мм, пылеватых – сотые доли мм; крупнообломочных – от десятков до сотен мм.

Гранулометрический состав грунта

условием является то, что масса должна определяться при естественной влажности

и пористости грунта (в природном залегании).

Объемная масса является одной из главных характеристик, которая определяет прочность грунтов. Она зависит от влажности и пористости грунтов. Рассчитывается также объемная масса твердой фазы, то есть масса единицы объема грунта, но без массы воды.

Влажность сильно варьируется в зависимости от состава исследуемого грунта. Величина

влажности может сделать один и тот же грунт разной прочности. От естественной влажности напрямую зависит устойчивость основания.

объему. Соответственно, пористость выражается в процентах. Пористость является основной характеристикой

плотности основания, от которой напрямую зависят прочностные характеристики.

Пластичность является показателем того, какую нагрузку почва может выдержать без

разрыва сплошности. Также пластичность означает сохранение полученной формы после оказания на почву внешнего воздействия. Пластичность зависит от влажности и состава земли.

и он при этом увеличится в объеме – это набухание,

а если уменьшить, и его объем станет меньше – это усадка.

воды в их составе прилипать к инструментам и конструкциям.

при которой происходит разрушение образца, к площади первоначального поперечного сечения.

Классификация грунтов по прочности

песка размером меньше 5 мм, форма которых приближена к шарообразной.

Пространство между отдельными песчинками называется порами, они заполняются водой и воздухом. В отличие от глинистых песчаные грунты имеют гораздо более низкую пористость – от 0,2 до 0,5, они хуже удерживают в себе влагу. Размер пор достаточно большой для того, чтобы капиллярные силы притяжения не могли связывать песчинки, поэтому песчаный грунт является несвязным, то есть он рассыпается. В сухом состоянии он совершенно не держит форму, слепленный из песка шар рассыпается сам собой. Насыщенный влагой песок может удерживать форму, но при малейшем давлении тоже рассыпается.

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 уплотнения грунта. Каждая пора - это маленький капилляр, поэтому такие грунты подвержены капиллярному эффекту.

замачивании — просадочные и набухающие, а также при замораживании-оттаивании –

пучинистые.

К просадочным относят грунты, которые под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании водой дают осадку, называемую просадкой. Просадочные грунты характеризуются относительной просадочностью ese, начальным просадочным давлением pse и начальной просадочной влажностью wse. Просадочными свойствами обладают лессовые и другие макропористые грунты.

Лессовые грунты — это макропористые грунты, содержащие соли карбоната кальция и проявляющие просадочные свойства при замачивании водой под нагрузкой.

Дисперсные структурно-неустойчивые грунты

другой жидкостью увеличивается в объеме и имеет относительную деформацию набухания

в условиях свободного набухания εsw ≥ 0.04
Грунт просадочный – грунт, который при замачивании водой под действием внешней нагрузки и собственного веса или только собственного веса претерпевает вертикальную деформацию (просадку) и имеет относительную деформацию просадки εsl ≥ 0.01.
Грунт пучинистый – дисперсный грунт, который при переходе из талого состояния в мерзлое увеличивается в объеме вследствие образования кристаллов льда и имеет относительную деформацию морозного пучения εfh ≥0,01.
Степень засоленности – характеристика, определяющая количество воднорастворимых солей в грунте Dsal, %.

Дисперсные структурно-неустойчивые грунты

неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке

кислорода и содержащий ≥ 50 % (по массе) органических веществ.
Грунт заторфованный – смесь песка и глин, содержащая в своем составе в сухой навеске от 10 до 50 % (по массе) торфа.

Почва – поверхностный плодородный слой дисперсного грунта, образованный под влиянием биогенного и атмосферного факторов.

Дисперсные структурно-неустойчивые грунты

вещество в виде растительных остатков и гумуса. Верхние слои ила

обычно имеют содержание частиц размером менее 0,01 от 30 до 50 % по массе, коэффициент пористости e > 0.90, текучую консистенцию (IL > 1.00),.

Сапропель – пресноводный ил, образовавшийся на дне застойных водоемов из продуктов распада растительных и животных организмов, и содержащий более 10 % (по массе) органического вещества в виде гумуса и растительных остатков. Обычно имеет высокую дисперсность – содержание частиц крупнее 0,25 не более 5 % по массе, коэффициент пористости e > 3, текучую консистенцию (IL > 1,00).

Дисперсные структурно-неустойчивые грунты

подобно вязкотекучему телу, встречаются среди водонасыщенных мелкозернистых пылеватых песков.

Различают

плывуны истинные и псевдоплывуны.
Истинные плывуны характеризуются присутствием пылевато-глинистых и коллоидных частиц, большой пористостью (>40%), низкими водоотдачей и коэффициентом фильтрации, особенностью к тиксотропным превращениям, оплыванием при влажности 6-9 % и переходом в текучее состояние при 15-17%.
Псевдоплывуны — пески, не содержащие тонких глинистых частиц, полностью водонасыщенные, легко отдающие воду, водопроницаемые, переходящие в плывунное состояние при определенном гидравлическом градиенте.

Дисперсные структурно-неустойчивые грунты

своем составе видимые ледяные включения и (или) лед-цемент, и характеризующийся

криогенными структурными связями.
Многолетнемёрзлый грунт – грунт, находящийся в мерзлом состоянии постоянно в течение трех и более лет.
Сезонномёрзлый грунт – грунт, находящийся в мерзлом состоянии периодически в течение холодного сезона.

3. Класс мерзлых грунтов

текучести IL, д. е.
по относительной деформации просадочности εsl, д. е.

по коэффициенту водонасыщения SI, д. е.
по коэффициенту пористости е, д. е.

Классификация грунтов
по ГОСТ 25100-2011

нагрузки, при которой происходит разрушение
образца, к площади первоначального поперечного сечения.

состояниям грунта: на границе
текучести WL и на границе раскатывания Wp.

двум состояниям грунта: естественному W и на границе раскатывания Wp, к числу пластичности Ip.

разности высот образцов, соответственно, природной влажности и после полного водонасыщения

при определённом давлении, к высоте образца природной влажности.  

просадки под собственным весом.

II тип – просадки происходят под

действием нагрузки.


Тип просадочности и величины нагрузки, при которых начинаются деформации, определяются лабораторными испытаниями.

Важно выяснить не только относительную просадочность, но и

начальное давление и начальную влажность просадки

(минимальные значения показателей свойств, при которых

начинается процесс).

пористости, д.е.; ρs — плотность частиц грунта, г/см3; ρw — плотность воды, принимаемая равной

1 г/см3.

Коэффициент водонасыщения Sr — степень заполнения объёма пор водой.

сухого грунта, г/см3.

на основные, производные и классификационные.
Основными являются характеристики, определяемые из

опыта. Остальные физические характеристики являются расчетными. Введем условные обозначения физических величин: rw, gw – плотность и удельный вес воды; g – ускорение свободного падения.

Основные характеристики грунта,
определяющие его свойства

так как и те и другие одновременно являются и производными

и классификационными.
По величине плотности сухого грунта можно делать предварительные выводы о пригодности данного грунта для целей строительства.
Грунты с плотностью сухого грунта в пределах 1100–1300 кг/м3, как правило, являются непригодными для целей строительства.
Прочным грунтам соответствует плотность в сухом состоянии в пределах 1600–1800 кг/м3.
Коэффициент пористости и пористость позволяют более дифференцированно оценить пригодность грунтов для целей строительства.

характеристик грунта получены в результате преобразования выражений, являющихся определениями этих

характеристик:

Формулы для вычисления производных характеристик грунта

непригодны для целей строительства.
Прочным грунтам соответствуют значения коэффициентов пористости

в пределах 0,4‑0,6. Кроме этого, коэффициент пористости и показатель текучести являются входными параметрами в нормативные таблицы, позволяющие определять для предварительных расчетов прочностные и деформационные характеристики грунта. По числу пластичности устанавливают вид пылевато-глинистого грунта:

Классификация грунтов по числу пластичности

(0 > IL); пластичное (0 £ IL < 1); текучее

(IL ³ 1).
Пластичное состояние суглинков и глин подразделяют на полутвердое (твердопластичное), тугопластичное, мягкопластичное и текучепластичное. Прочные грунты находятся, как правило, в состоянии от твердого до тугопластичного. Ниже приводится диаграмма, позволяющая установить состояние пылевато-глинистого грунта по показателю текучести:

Текучее и текучепластичное состояние делают грунт непригодным для строительства.
Если полная влагоемкость грунта Wsat превышает его влажность на границе текучести WL, это свидетельствует о непригодности грунта для строительства при потенциальной подтопляемости территории. Физические характеристики грунта используют для анализа инженерно-геологических условий площадки строительства с выводами о пригодности грунтов, слагающих сжимаемую толщу в основании фундаментов.

Классификация грунтов по показателю текучести