Классификация грунтов, строительные свойства грунтов.
Грунт-горная порода, находящаяся в сфере воздействия здания, сооружения.
• Класс скальных грунтов – грунты с жесткими структурными связями;
• Класс дисперсных грунтов – грунты с водно -коллоидными и механическими структурными связями;
• Класс мерзлых грунтов – грунты с криогенными структурными связями;
• Класс техногенных (скальных, дисперсных и мерзлых) грунтов – грунты с различными структурными связями, образованными в результате деятельности человека.
Классификационные наименования:
Класс-группа-подргруппа-тип-вид-разновидность
Песок крупный средней плотности водонасыщенный
| Грунт | Тип | Вид | Разновидность |
| Песчаный | Фракция | e Id | По степени влажности Sr |
| Глинястый | Пластичность Ip | По содержанию включений | По индексу текучести IL |
| Тип Крупнообломочные | ||
| Валунный >200мм >50% | Щебенистый >20мм >50% | Гравийный >2мм >50% |
| Тип Песчаные грунты | ||||
| Гравелистый | Крупный | Средний | Мелкий | Пылеватый |
| >2мм, >25% | >2мм, >50% | >0.25мм, >50% | >0.1мм, >75% | >0.1мм, <75% |
| Тип Глинистых | ||
| Название грунта | Индекс пластичности Ip, % | Фракция <0.005мм, % |
| Супесь | 1≤Ip≤7 | 3…10 |
| Суглинок | 7≤Ip≤17 | 10…25 |
| Глина | >17 | >25 |
| Вид Плотность сложения песков, индекс плотности Id | ||
| Плотность сложения | Коэф. Пористости e | Индекс плотности Id |
| Плотный | <0.55 | >2/3 |
| Средней плотности | 0.55…0.7 | 2/3…1/3 |
| Рыхлый | >0.7 | <1/3 |
| Разновидность песчаный, степень влажности Sr | |
| Водонасыщеный | Sr>0.8 |
| Влажный | Sr>0.5 |
| Маловлажный | 0<Sr<8 |
| Разновидность, глинистых, индекс текучести IL | |
| Твердые | Супеси |
| Полутвердые | Твердые |
| Тугопластичные | Пластичные |
| Мягкопластичные | Текучие |
| Текучепластичные | - |
| Текучие | - |
Состав грунтов. Твердая жидкая газообразная фазы в грунтах.
Твердая-частицы, жидкая-вода, газ-воздух.
Однофазный (сухой) грунт, в порах воздух.
Двухфазный (водонасыщеный) Грунт+вода
Трехфазный (неводонасыщеный) Грунт+вода+воздух.
Четырех фазный (неводонасыщенный мерзлый) Грунт+вода+воздух+лед.
Водопроницаемость. Закон фильтрации.
Водопроницаемость грунтов — способность водонасыщенных грунтов пропускать сквозь себя воду за счёт градиента напора.
Закон ламинарной фильтрации: скорость фильтрации прямо пропорционально гидравлическому градиенту.
Кф – коэффициент фильтрации (см/сут, м/с)
I – гидравлический градиент
Закон Дарси. vф = kф∙ i i=H/L H=pw/ γ w
v ф—скорость фильтрации, см/с;
kф — коэффициент фильтрации, см/с;
i — градиент напора (гидравлический градиент)
H-потеря напора
L-пусть фильтрации
γ w-удельный вес воды
pw-давление в поровой воде
4. Характеристики физических свойств грунтов и их определения. Классификация песчаных и глинистых грунтов. Физические свойства грунта характеризуют физические состояние грунта и способность изменять это состояние под влиянием физико-химических факторов. Они оказывают значительное влияние на технологию производства земляных работ.
Плотность грунта – отношение массы грунта m, включая массу воды в его порах, к объему грунта V
ρ = m/V, г/см³.
Влажность грунта характеризует насыщенность грунта водой и определяется отношением массы содержащейся в нём воды m2 к массе твёрдых минеральных частиц грунта m1
ω = m2/m1, %.
Сухие грунты имеют влажность до 5%, влажные – от 5 до 30%, мокрые – свыше 30%.
Удельный вес грунта – вес занимаемого грунтом объёма
γ = ρ×g, кН/м³ (g = 9,81 м/с²).
Относительное содержание твёрдых частиц – отношение объёма твёрдых частиц V1 к объёму грунта
m = V1/V = ρd/ρs, %.
Пористость грунта – отношение объема пор Vпор к полному объему V, занимаемого грунтом
n = Vпор/V = 1 - ρd/ρs, %,
где ρd – плотность сухого грунта, ρs – плотность твердых частиц грунта.
Коэффициент пористости грунта – отношение объема пор в образце к объему, занимаемому его твердыми частицами
e = ρs/ρd- 1 = n/(1-n).
Водонасыщение – степень заполнения объема пор грунта водой
S = (ρs×ω)/(n×ρω),
ρω – плотность воды.
Набухание грунта – увеличение его объема при взаимодействии с водой; свойственно глинистым грунтам при их замачивании.
5. Сжимаемость грунтов. Компрессионные испытание.
Сжимаемость – свойство грунта изменять свое строение за счет уменьшения пористости под влиянием внешних воздействий. Сжимаемость под нагрузкой может быть двух видов: от воздействия постоянной нагрузки (уплотнения) и от действия динамической нагрузки (уплотняемость). При статической нагрузке уплотнение происходит, если структурные связи между частицами будут преодолены. При динамическом воздействии хорошо уплотняются маловлажные рыхлые песчаные грунты и неводонасыщенные грунты с жесткими контактами.Сжимаемость грунта определяется экспериментальным путем. Основным прибором для лабораторного определения служит компрессионный прибор или одометр. По результатам испытания определяют модуль сжимаемости грунта: 
, где
и 
- коэффициенты пористости до начала испытания и после испытания образцов грунта; р – действующее давление.Для грунтов полностью водонасыщенных изменение пористости возможно лишь при изменении их влажность
Исследуем грунт ненарушенной структуры, помещая его в одометр или компрессионный прибор (рис. 3.1). Прикладываем нагрузку Р1 – произойдет уплотнение грунта, и коэффициент пористости станет е1. Нагрузка Р2 – е2 и т. д. (4 – 5 ступеней) Затем будем снимать нагрузку и наблюдать за результатами. По результатам испытаний строим график компрессионной кривой (к. к.) (рис. 3.2).
Из графика видно, что происходит необратимое уплотнение грунта. Нас интересует в основном только прямая ветвь к. к., так как обратная ветвь к. к. – возможность поднятия дна, имеет значение при глубоких котлованах и рассматривается в основном в гидротехническом строительстве. Компрессионная кривая позволяет судить о сжимаемости грунта. Изобразим снова компрессионную кривую (рис. 3.3). На небольшом участке рассмотрим приращение нагрузки ∆Р и получим соответствующее ∆е. Заменим дугу прямой и рассмотрим угол α. Тангенс угла наклона касательной компрессионной кривой называется коэффициентом сжимаемости 
Если
mo < 0,005 – грунт малосжимаемый,
mo = 0,005 ÷ 0,05 – грунт среднесжимаемый,
mo > 0,05 – грунт сильносжимаемый. []1МПа−
Кроме этого используется коэффициент относительной сжимаемости
Mv=m0/(1+e0)
где eo – начальный коэффициент пористости [МПа–1].
е = –tg Р Δα Δ
показывает, что с увеличением нагрузки α уменьшается. α также может характеризовать сжимаемость.