Строительная классификация грунтов
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
По степени растворимости в воде осадочные сцементированные грунты подразделяют: нерастворимые. < 0.01; труднорастворимые 0,01 — 1; среднерастворимые.> 1 —10; легкорастворимые. > 10
Крупнообломочные грунты по гранулометрическому составу подразделяют на валунный, глыбовый, галечниковый, щебенистый, гравийный и дресвяный. Крупнообломочные и песчаные грунты по степени влажности 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
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
Геологические и гидрогеологические условия
Геология и гидрогеология сильно взаимосвязаны друг с другом. Геоло́гия – это комплекс наук о составе, строении, истории развития земной коры и размещённых в ней полезных ископаемых. Гидрогеоло́гия - наука, изучающая происхождение, условия залегания, состав и закономерности движений подземных вод.
Распределение подземных вод в земной коре
Подземные воды в земной коре распределены в двух этажах. Нижний этаж, сложенный плотными магматическими и метаморфическими породами, содержит ограниченное количество воды. Основная масса воды находится в верхнем слое осадочных пород. В нем выделяют три зоны — верхнюю зону свободного водообмена, среднюю зону водообмена и нижнюю зону замедленного водообмена.
Воды верхней зоны обычно пресные и служат для питьевого, хозяйственного и технического водоснабжения. В средней зоне располагаются минеральные воды различного состава. В нижней зоне находятся высокоминерализованные рассолы. Из них добывают бром, йод и другие вещества.
Формирование подземных вод
Подземные воды образуются различными способами. Один из основных способов образования подземной воды — просачивание, или инфильтрация, атмосферных осадков и поверхностных вод. Просачивающаяся вода доходит до водоупорного слоя и накапливается на нем, насыщая породы пористого и пористо-трещинноватого характера. Так возникают водоносные слои, или горизонты подземных вод. Кроме того, подземные воды формируются путём конденсации водяных паров.
Два основных способа образования подземных вод — путём инфильтрации и за счёт конденсации водяных паров атмосферы в породах — главные пути накопления подземных вод. Эти воды и участвуют в общем круговороте воды в природе.
Инфильтрация
Подземные воды формируются из вод атмосферных осадков, выпадающих на земную поверхность и просачивающихся в грунт на некоторую глубину, а также из вод болот, рек, озёр и водохранилищ, также просачивающихся в землю. Количество влаги, попадающей таким образом в почву, составляет 15-20 % от общего количества выпавших атмосферных осадков.
Проникновение вод в грунты зависит от физических свойств этих грунтов. В отношении водопроницаемости грунты делятся на три основные группы — водопроницаемые, полупроницаемые и водонепроницаемые или водоупорные. К водопроницаемым породам относятся крупнообломочные породы, галечник, гравий, пески и трещиноватые породы. К водонепроницаемым породам — плотные магматические и метаморфические породы, такие как гранит и мрамор, а также глины. К полупроницаемым породам относятся глинистые пески, лёсс, рыхлые песчаники и рыхловатые мергели.
Количество воды, просочившийся в грунт, зависит не только от его физических свойств, но и от количества атмосферных осадков, наклона местности и растительного покрова.
Крутые склоны местности увеличивают поверхностный сток и уменьшают просачивание атмосферных осадков в грунт, а пологие, наоборот, увеличивают просачивание. Растительный покров увеличивает испарение выпавшей влаги, но, в то же время задерживает поверхностный сток, что способствует просачиванию влаги в грунт.
Классификация подземных вод
Выделяется три типа подземных вод: верховодка, грунтовые и напорные (артезианские). В зависимости от степени минерализации выделяют пресные подземные воды, соленые, солоноватые и рассолы, по температуре они делятся на переохлажденные, холодные и термальные, а в зависимости от качества подземной воды ее подразделяют на техническую и питьевую.
Верховодка — подземные воды, залегающие вблизи поверхности земли и отличающиеся непостоянством распространения и дебита. Верховодка приурочена к первому от поверхности земли водоупорному пласту и занимает ограниченные территории. Верховодка существует в период достаточного увлажнения, а в засушливое время исчезает. В тех случаях, когда водоупорный пласт залегает вблизи поверхности или выходит на поверхность, развивается заболачивание. К верховодке также нередко относят почвенные воды, или воды почвенного слоя, представленные почти связанной водой, где капельно-жидкая вода присутствует только в период избыточного увлажнения.
Воды верховодки обычно пресные, слабоминерализованные, но часто бывают загрязнены органическими веществами и содержат повышенные количества железа и кремнекислоты. Как правило, верховодка не может служить хорошим источником водоснабжения. Однако при необходимости принимаются меры для искусственного сохранения этого типа вод: устраивают пруды, отводы из рек, обеспечивающие постоянным питанием эксплуатируемые колодцы, насаждения растительности или задерживающие снеготаяние.
Грунтовыми водами называются воды, залегающие на первом водоупорном горизонте ниже верховодки. Они характеризуются более или менее постоянным дебитом. Грунтовые воды могут накапливаться как в рыхлых пористых породах, так и в твердых трещиноватых коллекторах. Уровень грунтовых вод подвержен постоянным колебаниям, на него влияют количество и качество выпадающих осадков, климат, рельеф, наличие растительного покрова и хозяйственная деятельность человека. Грунтовые воды являются одним из источников водоснабжения, выходы подземных вод на поверхность называются родниками, или ключами.
Напорные (артезианские) воды — воды, которые находятся в водоносном слое, заключенном между водоупорными слоями, и испытывают гидростатическое давление, обусловленное разностью уровней в месте питания и выхода воды на поверхность. Характеризуются постоянством дебита. Область питания у артезианских вод, размеры бассейнов которых достигают иногда тысячи километров, лежит обычно выше области стока воды и выше выхода напорных вод на поверхность Земли.