Описание грунтов в инженерной геологии

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 19.09.2024


Методологической основой грунтоведения является генетический подход к грунтам, который должен учитывать все этапы и стадии становления грунтов от момента их возникновения до того момента, когда они становятся объектами инженерно-геологического изучения. Методологическая основа должна использоваться и при решении практических задач, нужно прослеживать связь между свойствами горных пород и процессами, которые их сформировали и на них впоследствии воздействовали. Это необходимо понимать как для полного познания качества грунтов, так и для прогноза изменений этих качеств. Например, ультра основные магматические горные (дуниты), после их кристаллизации на глубинах мантии (более 30…40 км), претерпевают регрессивный метаморфизм и превращаются частично, а местами и полностью в метаморфические породы (серпентиниты), в которых содержатся большое количество разнонаправленных трещин. Серпентиниты на Южном Урале местами, особенно в условиях субтропического климата, который был здесь в мезозое, превратились в буро-красные глины с различным содержанием кобальт-никелевых силикатов. Таким образом, за свою историю серпентиниты пережили этапы магматизма, метаморфизма и выветривания с денудацией. На отдельных участках земной коры вблизи поверхности могут залегать и контактировать дуниты и серпентиниты, выветренные, перекрытые глинами различной мощности до 100…130 метров вдоль зон разломов. В инженерной геологии существуют и применяются на практике различные классификации грунтов: общие, частные, отраслевые и региональные.

КлассификациигрунтоввсоответствииГОСТ 25100

К общей классификации грунтов относится подразделение грунтов в соответствии ГОСТ 25100.В данной классификации выделяются следующие таксономические единицы, выделяемые по группам признаков:

– по общему характеру структурных связей – 4 класса(табл. 21–24);

– по характеру структурных связей с учетом прочности грунтов – группы:

скальные, полускальные, связные, несвязные, ледяные;

– по происхождению и условиям (фациям) образования– подгруппы: магматические, интрузивные и эффузивные, осадочные, метаморфические, промерзшие, конституционно-внутригрунтовые, пещерно-жильные, природные и антропогенные;

– по вещественному (минеральному и химическому) составу – типы: силикатные разного состава, карбонатные, кремнистые, галогенные, сульфатные, железистые, полиминеральные, органические, ледяные минеральные, отходы производственной и хозяйственной деятельности и др.;

– по наименованию (названию) горных пород – видыгрунтов;

– по качественным и количественным показателям вещественного состава,

свойств и структуры грунтов – разновидности.

Таким образом, в основе выделения таксономических единиц: подгрупп, типов

и видов, лежат классификационные показатели горных пород, от которых зависят, главным образом, физико-механические свойства грунтов. С учетом последних, а также с учетом характера структурных связей в горных породах, подгруппы объединены в группы и классы, а виды разделены на разновидности.



Алгоритм качественного определения скального или дисперсного грунта следующий: текстура, структура и минеральный состав горной породы (грунта) → вид грунта → тип и подгруппу грунта → отдельные показатели разновидностей конкретных грунтов (особенности текстуры), например микропористость в опоках, особенности трещиноватости и выветрелости, особенности влажности грунтов для глин и т.п. → разновидность, группа и класс грунта. Наименование грунта должно содержать сведения о геологическом возрасте в соответствии с местными стратиграфическими подразделениями. Возраст горных пород (грунтов) существенно влияет все их свойства.

Выделенные по общему характеру структурных связей основные классы обладают определенными физико-механическими свойствами грунтов. Классприродныхскальныхгрунтов имеет жесткие структурными связи кристаллизационного или цементационного типа. Скальныйгрунт состоит из кристаллитов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа.



Полускальныйгрунт состоит из одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурный связи цементационного типа, как песчаники, известняки и другие.

Условная граница между скальными и полускальными грунтами принимается по прочности на одноосное сжатие (Rc≥ 5 МПа – скальные грунты, Rc 3.

Вещественныйсоставгрунтов представлен обломками наиболее прочных и нерастворимых пород, реже минералов – это так называемая твердая минеральная масса. Среди минеральной массы могут присутствовать вода различного состава, органические вещества и газы.

В твердой части различаю первичные и вторичные обломки (частицы). Первичныеобломки(обломки пород и минералов, возникшие изначально при выветривании; вторичныезерна) образовались в грунте позже в результате различных физико-химических процессов, в том числе химического выветривания, в результате которого возникают, прежде всего,

первичные глинистые минералы. Первичные обломки являются скелетом грунта, а вторичные – цементирующим веществом.

Грунты чаще всего содержат органический материал в виде торфа (грубая полуразложившаяся масса растительных остатков) или гумуса (сложные высокодисперсные органно-минеральные соединения). Их наличие придает грунтам повышенную влагоемкость, плохую водопроницаемость и водоотдачу. В глинистых грунтах из-за них повышается пластичность и возрастает набухание.

Вода в грунтах присутствует практически всегда (от десятых долей процента

до полного водонасыщения) в виде солевого раствора различной концентрации.

Пористость (пустотность) иплотность. Пустотность зависит от соотношения размеров обломков, поскольку пустоты между крупными обломками заполняются, как бы цементируются песчаными и пылеватыми частицами, особенно при их высоком содержании. Чем плотнее упаковка, тем меньше пустотность. Плотность грунта таких грунтов может меняться в пределах 1,3…2,4 г/см3, а истинная плотность в среднем составляет 2,6…2,7 г/см3.

Водывгрунтах выделяются в соответствии с ее состоянием и содержатся в твердом, жидком и газообразном состояниях. Среди жидкой воды выделяется свободная гравитационная и связанная (физически и химически, а также капиллярная). Все количество воды, содержащиеся в грунте во всех ее видах, в условиях его природного залегания называется естественнойвлажностьюгрунтов. Влажность грунтов ниже уровня грунтовых вод практически не меняется, выше этого уровня наблюдаются суточные, сезонные и годовые колебания влажности. Различают маловлажные грунты ( 2 3

Инженерно-геологические свой­ства горных пород являются весьма емким понятием, охватываю­щим их физические, водно-физические и механические свойства. Определение этих свойств, назначение их расчетных значений при проектировании оснований и фундаментов различных соору­жений, прогноз их изменений во времени и являются основной конечной целью грунтоведения.
Согласно ГОСТ 25100—95. К числу наиболее важ­ных характеристик относятся плотность и пористость породы. Плотность грунта— это отношение массы породы, включая массу воды в ее порах, к занимаемому этой породой объему. Плотность породы зависит от минералогического состава, влаж­ности и характера сложения (пористости). Приведенной пористостью, или коэффициентом пористости, называют отношение объема пустот (пор) к объему твердых ми­неральных частиц породы.
Пластичность — способность породы изменять под действием внешних сил (давления) свою форму, т. е. деформироваться без разрыва сплошности и сохранять полученную форму, после того как действие внешней силы прекратилось.
Сжимаемость грунтов характеризует их способность деформи­роваться под влиянием внешней нагрузки, например, давления от возведенных сооружений, не подвергаясь разрушению.
Дисперсность и степень неоднородности грунтов определяют отчасти их пористость, а тем самым обусловливают возможность их деформирования. Определенное значение здесь имеет и филь­трационная способность различных по крупности грунтов.
Прочность грунтов. К числу наиболее важных физико-механи­ческих свойств грунтов относят их прочность. Прочностные ха­рактеристики грунтов являются определяющими при решении инженерно-геологических задач, возникающих при оценке осно­ваний, проектировании, строительстве и эксплуатации фундамен­тов сооружений. Сопротивление грунтов сдвигу является их важ­нейшим прочностным свойством. Разрушение грунта происходит в виде перемещений одной части грунтового массива или слоистой толщи относительно другой.

7. Генетические типы четвертичных отложений. Особенности условий формирования, состава, строения и состояния грунтов различного генезиса.

Генетический тип—это отложения, сформированные в результате работы определенных геологических агентов. Под генетическим типом понимают комплексы осадков, образующих тесные парагенезы, например, речные аллювиальные отложения, или аллювий, накопление продуктов склонового смыва, или делювий, и т.д.
Каждому из генетических типов свойственны особая форма залегания, их пространственная и генетическая связь с определенными формами и элементами рельефа, а также стадиями их развития и специфическими закономерностями изменчивости.
Ледниковые (гляциальные) g
Флювиогляциальные (водно-ледниковые) – отложения талых ледниковых вод f
Озерные (отложения озерных котловин) l
Морские (отложения берегов морских бассейнов) m
Аллювиальные a
Делювиальные d
Эоловые (ветровые отложения) eo
Элювиальные e
Пролювиальные (отложения временных водотоков в горных районах) р Важной характеристикой грунтов является их минералогический, или минеральный, состав, определяющий как саму породу, так и ее состояние, и инженерно-геологические свойства. Наиболее распространенными в горных породах являются примерно100 минералов. Эти минералы называют главными породообразующими. Другие содержатся в породе в весьма незначительных количествах (доли процента), и их называют второстепенными.
Наиболее распространенные минералы магматических горных пород (граниты, диориты, сиениты, диабазы, порфиров, габбро, дунитов и т. д.) – это полевые шпаты, доля которых может достигать 60 % общего минералогического состава породы; содержание кварца и пироксенов не превышает, как правило, 10—12 %; слюд — 5 %; оливина — 3 %. Остальные минералы встречаются значительно реже. Осадочные горные породы (песчаники, аргиллиты, алевролиты, глины, лессы, пески, известняки, мергели и др.) обычно содержат в наибольшем количестве кварц, полевые шпаты, слюды; в качестве второстепенных встречаются минералы групп амфиболов и пироксенов. В осадочных горных породах очень широко распространены глинистые минералы (каолинит, гидрослюды, иллит) образующиеся в процессе выветривания магматических и метаморфических горных пород. Минералогический состав метаморфических горных пород (гнейсов, кварцитов, сланцев, мраморов) во многом отвечает составу исходных материнских пород.
Под строением грунтов понимают совокупность их структурно-текстурных особенностей, т. е. их структуру и текстуру.
Структура грунта - размер, форма, характер поверхности, количественное соотношение слагающих его элементов (минералов, обломков минералов и горных пород, других отдельных частиц, агрегатов, цемента) и характер взаимосвязи их друг с другом. Текстура грунта— пространственное расположение слагающих элементов грунта (независимо от их размера).

Однозначно хорошо быть здоровым и богатым. Так же как бесспорно замечательно перед строительством дома, в пятне застройки, провести инженерно геологические изыскания нанимая специалистов. В реальности, многие индивидуальные застройщики по тем или иным причинам не проводят геологические изыскания.

Вот только знания о геологии участка являются большим подспорьем для принятия оптимального решения. Выбор типа фундамента, его конструкция, параметры, во многом определяются благодаря данным о структуре и характеристиках грунта. Абсолютно не иметь представление о геологии участка весьма опрометчиво и самонадеянно.

В моем случае стоимость услуг геологов, учитывая удаленность поселка, примерно соответствовала сумме которую в последствии потратил на основной конструктив фундамента. Я далеко не богатей. Принял решение, для одноэтажного дома без подвала, будет достаточно не сложными и доступными методами примерно определить параметры грунта.

Грунт - это горные породы, скальные породы, почвы, техногенные образования, являющиеся объектом инженерно-строительной деятельности человека.

Упрощенно можно представить классификацию грунтов в таком виде:

Скальные — породы с жесткими связями в монолитных и трещиноватых геологических массивах, по происхождению интрузивные и эффузивные кристаллические или метаморфические.

Дисперсный связный ( супесь, суглинок, глина, пылеватый) — состоят из частиц с пластинчатым строением. Вследствие чего связанные грунты могут набирать воду и удерживать ее. При повышение влажности изменяется консистенция грунта и уменьшается его несущая способность. При уменьшении содержании влаги несущая способность таких грунтов, соответственно, увеличивается.

Дисперсный несвязаный ( галька, щебень, гравий, песок, крупнообломочные) – грунты у которых отсутствуют связи между частицами. Несвязанные грунты не удерживают воду, и наличие воды практически не влияет на несущую способность.

Мерзлые – обладают наряду со структурными связями немерзлых грунтов, криогенными связями (за счет льда).

Техногенные грунты (свалки строительного или бытового мусора, грунтовые отвалы, отвалы отходов производств, золошлаковые насыпи) – грунт, измененный, перемещенный или образованный в результате инженерно-хозяйственной деятельности человека.

Биогенные грунты (ил, сапропель, торф, заторфованные породы ) – органические соединения в виде неразложившихся растительных и животных остатков, а также продуктов их разложения и преобразований.

Самостоятельно проводить геологические изыскания мерзлых, техногенных, биогенных грунтов практически невозможно. Собственно частнику строить на таких грунтах нецелесообразно и очень затратно.

Скальные грунт, перепутать с другими типами грунтов невозможно. Все знают как выглядят скалы. Отсутствуют проблемы с прочностью, стабильностью, воздействием сил морозного пучения. На таком основании можно спокойно строить без фундамента.

Несвязные крупнообломочные грунты состоят в основном из очень крупных каменных частиц (от 2 до 200 мм и более). Если пространство между каменными частицами крупнообломочного грунта заполнено песком или глинистым грунтом, и такого заполнителя более 30% по массе (для песчаного заполнителя более 40%), то характеристики грунта определяются только характеристиками заполнителя, без учета каменных включений.

Дисперсные грунты служат основанием для абсолютного большинства малоэтажных зданий. Существует несколько способов самостоятельного исследования таких грунтов.

Заметно облегчает задачу, если участок находится в условиях сложившейся поселковой застройки, где вдоль и поперек проводились земляные работы при строительстве и прокладке коммуникаций.

Обратите внимание на состояние построек из камня и кирпича, которые находятся вблизи места строительства.

Расспросите соседей о возможных проблемах возникавших за время их проживания, что им известно о уровне грунтовых вод.

В период земляных работ связанных с выемкой грунта, отбирайте образцы непосредственно с открытых участков траншеи, котлована.

Для исследования грунтов необходимо брать образцы грунта с каждых 25-30 см, а ниже нормативной глубины промерзания грунта - по одному образцу каждые 50 см.

Необходимо обеспечить взятие проб грунт до глубин не менее :

Собранные образцы грунта (каждый в отдельности) нужно просушить,освободить от корней, камней , мусора. Далее:

  • опрыскиваем исследуемый образец грунта водой и укладываем в стеклянную банку на ¼ её высоты;
  • доливаем в банку воду до уровня ¾ высоты;
  • добавляем в воду 1 чайную ложку средства для мытья посуды (по возможности с меньшим пенообразованием)
  • плотно закрываем банку крышкой и встряхиваем содержимое в течение 10 минут
  • банку ставим и через 1 минуту отмечаем на ней маркером уровень песка, который осел на дне
  • уровень ила отмечаем через 2 часа
  • ждем пока вода станет прозрачной и отмечаем уровень слоя глины. Процесс осадки глины достаточно длительный и может занять от 2 до 7 дней
  • Измерьте толщину каждого слоя осевшего грунта. Запишите:
    Толщина слоя песка ____ см
    Толщина слоя ила ____ см
    Толщина слоя глины ____ см
    Общая толщина осадка ____ см
  • Высчитайте процентное соотношение каждого вида осадка:
    [Глина, см] / общая толщина, см] = ___ % глины в грунте
    [Ил, см] / общая толщина, см] = ___ % ила в грунте
    [Песок, см] / общая толщина, см] = ___ % песка в грунте.
  • Вычислив процентное содержание основных минеральных и органических компонентов грунта, определяем тип грунта используя пирамиду Ферре.

Исследовав одну пробу с глубины 1.5 метра, последующие идентичные по виду, относил к тому же типу без проверки. Глина она и на Марсе глина. Таким образом разведав пятно застройки установил, что на глубине около метра, начинается сплошной слой глины, толщина слоя по видимому существенная. В округе никто не бурит скважины, водоносные слои залегают глубоко. Даже весной подвалы и колодцы не затапливает верховодкой.

В одном месте обнаружил длинный участок шириной примерно 60 см, заполненный песком. Вероятно засыпали траншею для водопроводной трубы, которая уже не функционирует. Находка вынудила меня отказаться от столбчатого фундамента в пользу ленточного.

Грунт от поверхности до сплошного слоя глина, в основном так же состоит из глины но включает в себя следы деятельности человека, строительный мусор, корни деревьев и кустарников.

Существует более быстрый способ для самостоятельного изучения грунта.

На мой взгляд, надо обладать определенным опытом и навыком, чтобы по расплывчатым описаниям из таблицы понять тип грунта.

Продолжение самостоятельного изучения инженерно-геологических условий и другая полезная информация:

Читайте также: