Основные грунты - основания для возведения инженерных объектов и их строительные свойства

 Плотность твердых  частиц лёссовых грунтов, распространенных в пределах СНГ, колеблется от 2,54 до 2,84 г/см3, чаще 2,60 - 2,75 г/см3. Среднее значение удельного веса составляет 2,67 г/см3. Наиболее низкие значения этого показателя свойственны гумусированным лёссовым породам (2,54-2,60 г/см3) (Трофимов,2005).

 Плотность лёссовых грунтов колеблется от 1,33 до 2,03 г/см3. Ее величина, зависящая от влажности, в известной степени является величиной зональной. 

 3.1.2 Глинистые грунты

 Глинистые породы являются одним из наиболее широко распространенных типов грунтов. Они  встречаются среди отложений  различного возраста, начиная с кембрийских  отложений и кончая современными, еще формирующимися образованиями. По данным Л.Б. Рухина (1961), глинистые породы составляют не менее 60% общего объема осадочных пород.

 Состав глинистых  грунтов, структурно-текстурные особенности  и свойства, а также строение толщ определяются их генезисом. Огромное влияние  на свойства этих грунтов также оказывают  возраст пород, степень литификации  и условия залегания.

 К глинистым  грунтам относятся тонкодисперсные образования, содержащие не менее 3% глинистых частиц и проявляющие набухаемость и пластичность при увлажнении. По своему составу они подразделяются на глины, суглинки и супеси.

 Глинистые породы образуют один из наиболее широко распространенных видов грунтов. Они встречаются среди пород различного возраста, начиная с кембрийских отложений и кончая современными образованиями и составляют более 65% всей массы осадочных пород. Залегают глинистые грунты в виде мощных толщ, слоев, прослоев, линз, конусов выноса. Мощность их может изменяться от нескольких сантиметров до сотен метров.

 Гранулометрический  состав глинистых грунтов многообразен. В целом их твердая компонента представляет собой полидисперсную систему. У супеси это глинисто-пылевато-песчаная система с содержанием глинистых частиц 3-10%, а у глин - песчано-глинисто-пылеватая или песчано-пылевато

 глинистая, с  содержанием тех же частиц 30 - 60% и  даже более (Трофимов, 2005).

 Минеральный состав глинистых грунтов также  разнообразен. Все они состоят из обломочных (песчаных и пылеватых) агрегатов и зерен, главным образом кварцевых, и тонкодисперсных частиц глинистых минералов. В составе глинистых грунтов некоторых генетических типов содержатся включения крупнообломочного материала, различного по петрографическому составу. В глинистых образованиях аридных зон, а также отложениях открытых морей и засоленных лагун встречаются включения карбонатов и различных солей. Озерные глины, старичные аллювиальные и морские глины часто обогащены органическим веществом. В зависимости от количества и состава этих примесей среди глинистых пород выделяют карбонатные, загипсованные и другие разновидности глинистых образований, а также глинистые грунты с примесью растительных остатков, количество которых должно составлять 5-10%.

 Наиболее  сложной по составу является тонкодисперсная  составляющая глинистых грунтов. Она  представлена в основном глинистыми минералами, среди которых широко распространены гидрослюда, монтмориллонит, каолинит, смешаннослойные и хлорит. Именно этими минералами обусловлены специфические свойства рассматриваемых грунтов - их высокая гидрофильность, липкость, способность к набуханию, ионному обмену и т. д.

 Элювиальные глины характеризуются различными инженерно-геологическими свойствами, в частности различной пластичностью. Наиболее пластичные их разновидности формируются при выветривании кислых пород обычно образуются слабопластичные глины (каолиновые). Прочность элювиальных глинистых образований не велика: она обычно в несколько раз ниже, чем у материнских пород.

 Оценивая  делювиальные фунты   с инженерно-геологической  точки зрения, следует иметь в  виду их общую склонность к движению по склонам.

 глинистая, с  содержанием тех же частиц 30 - 60% и  даже более (Трофимов, 2005).

 Пролювий  как генетический тип континентальных отложений был впервые выделен А. П. Павловым в 1903 г. как отложения временных потоков в пределах предгорных равнин. Среди слагающих их толщ пород также встречаются глинистые образования. Они обычно слагают маломощные прослои и линзы в толще грубообломочных пород. Для таких глинистых образований характерны плохая сортировка материала и наличие включений обломков пород различной величины.

 Среди аллювиальных образований глинистые грунты развиты  очень широко, особенно в долинах  равнинных рек. Они отличаются большим разнообразием как по составу, так и по свойствам. Такое разнообразие определяется различными условиями формирования тех или иных глинистых аллювиальных толщ.

 Естественная  влажность глинистых грунтов  колеблется в широких пределах - от 5 - 10% до 100% и более. Наибольшую влажность имеют глины ниже уровня грунтовых вод. При прочих равных условиях монтмориллонитовые глины имеют наибольшую влажность, каолиновые -наименьшую. На увеличение влажности влияет присутствие минералов, содержащих кристаллизационную воду (например, гипса). Примесь органических веществ, характеризующихся высокой гидрофильностью, также повышает влажность глин.

 Строение  глинистых грунтов. Различие условий  образования глинистых грунтов  обуславливает многообразие их строения. По характеру отсортированности материала толщи глинистых грунтов подразделяются на однородные и неоднородные. Среди последних обособляются беспорядочно неоднородные и слоистые.

 Толщи однородных глинистых грунтов обычно формируются  в водной среде при неизменном тектоническом режиме. Таковыми могут быть глубоководные морские глины, некоторые озерные глины, глинистые отложения предгорных прогибов. Они характеризуются незначительной

 изменчивостью гранулометрического и минерального состава по площади и разрезу, отсутствием заметной слоистости, однородностью окраски.

 Свойства  глинистых ^ грунтов. Большое разнообразие условий образования и степени  литификации глинистых грунтов  обуславливает значительный диапазон изменения их свойств. Среди физических свойств наименее изменчивы показатели плотности твердых частиц глинистых грунтов. Они варьируют от 2,50 до 2,85 г/см3. Примесь органических веществ понижает плотность глин, так как для гумуса она равна 1,25-1,40 г/см3 (Сергеев, 1978)

 Значительно большие изменения характерны для плотности глинистых грунтов, плотности их скелета и показателей пористости. Плотность глинистых грунтов может изменяться от 1,30 до 2,30 г/см3, а плотность скелета — чаще всего 1,20 - 1,60 г/см3; в уплотненных грунтах она повышается до 1,90 г/см3, значения пористости варьируют от 25-30 до 60%; подавляющая часть пор является открытой, доступной для жидкой компоненты.

 Основными факторами, влияющими на значения этих свойств  глинистых фунтов, являются их состав и степень литификации. С плотностью и пористостью глинистых фунтов тесно связана их водопроницаемость. Большая часть глин и суглинков относится к слабопроницаемым или практически к водонепроницаемым фунтам.

 Важной особенностью глинистых фунтов является их способность  вступать в обменные реакции, приводящая к изменению их состава, строения и свойств. Обменная способность глин часто используется в практических целях.

 Глинистые фунты  благодаря особенностям фанулометрического и химико-минерального состава проявляют  четко выраженные физико-химические свойства. Так, многие глинистые породы при их увлажнении набухают, а при высушивании дают усадку, что сопровождается изменением объема от нескольких до 25-30%, а в некоторых случаях и больше. 

 3.2 Основные  строительные свойства грунтов

 Под свойством грунта понимается особенность, обусловливающая его различие или сходство с другими грунтами и проявляющаяся во взаимодействии с ними или с различными полями и веществами (например, цвет, пластичность, прочность, электропроводность). Существует бесчисленное множество свойств грунтов.

 Выделяют  классы химических, физико-химических, физических и физико-механических, отличающиеся своей природой.

 Грунты, служащие основанием, являются сплошными скальными  массивами или продуктами их разрушения. Строительные свойства грунтов весьма различны и зависят от процесса их образования. Существует определённая закономерность между строительными свойствами грунта и некоторыми величинами, характеризующими его физическое состояние. Эти величины могут быть получены в результате лабораторного исследования образцов грунта, взятых с места постройки без нарушения структуры, свойственной ему в условиях естественного залегания (Ломтадзе, 1990).

 К таким основным характеристикам, общим для всех типов грунтов, относятся:

 гранулометрический состав, т. е. количество частиц различной крупности, находящихся в единице объёма;

 плотность грунта - масса единицы объема грунта с  естественной влажностью и природным (ненарушенным) сложением;

 степень влажности  грунта - относительная доля заполнения пор водой (жидкостью) в данном грунте;

 пористость  грунта - суммарный объем всех пор  в единице объема грунта.

 Пористость  часто выражается в процентах, а  вот другой показатель -коэффициент  пористости - выражается только в долях  единицы и отражает отношение объема пор к общему объему всех минеральных зерен и органических веществ;

 сцепление грунта характеризуют начальным сопротивлением грунта сдвигу, оно зависит от вида грунта и его влажности. Так, сила сцепления для песчаных грунтов  составляет 0,03...0,05 МПа, для глинистых-0,05...0,3 МПа.

 угол естественного  откоса характеризуется физическими  свойствами грунта, при котором он находится в состоянии предельного  равновесия. Для обеспечения устойчивости земляных сооружений (насыпей, выемок) их возводят с откосами, крутизна которых определяется отношением высоты к заложению

 7) механическая прочность определяется под нагрузками, 
превышающими критические, например предел упругости.

 8) деформируемость грунтов - одно из важнейших физико- 
механических свойств. Грунты, как и любые тела, под давлением 
деформируются, т. е. изменяют свою форму.

 В данной дипломной % работе для выявления антропогенного воздействия на грунты были изучены  изменения плотности, степени влажности  и пористости грунтов, как наиболее показательные строительные свойства грунтов. 
 

 3.2.1. Плотность  грунтов

 Плотность грунта, или плотность влажного грунта - масса единицы объема грунта с  естественной влажностью и природным (ненарушенным) сложением. Эту величину измеряют в г/см3 или кг/м3.

 Величина  плотности грунта зависит от минерального состава, влажности и характера сложения (пористости) грунтов: 1) с увеличением содержания тяжелых минералов плотность грунта увеличивается, а при увеличении содержания органических веществ уменьшается; 2) с увеличением влажности плотность грунта возрастает: максимальной при данной пористости она будет в случае заполнения пор водой; 3) с увеличением пористости плотность грунта уменьшается.

 Плотность значительной части осадочных пород (песчаных, глинистых, пылеватых, карбонатных и др.) в большей степени зависит от их пористости и влажности и в гораздо меньшей степени - от минерального состава. Это объясняется широкими пределами изменения пористости (влажности, газонасыщенности) этих пород, резким отличием плотности твердой, жидкой и газообразной составляющих и сравнительно постоянной плотностью наиболее распространенных породообразующих минералов.

 Величина  плотности дисперсных грунтов (глинистых, лёссовых, песчаных и крупнообломочных) колеблется от 1,30 до 2,20 г/см3. Грунты, характеризующиеся наличием жестких кристаллизационных связей между частицами, обладают большой плотностью, величина которой при малой пористости приближается к значениям у твердых частиц.

 Для определения  плотности грунтов применяют  различные методы -прямые и косвенные. К первым относятся методы, основанные на непосредственном измерении массы и объема грунта, как правило, небольших его образцов. Их недостатком является малый объем грунта в измеряемых пробах и необходимость их извлечения из массива.

 Косвенные методы основаны на определении плотности грунта без непосредственных измерений массы и объема грунтов. К ним в первую очередь следует отнести пенетрационные и ядерные методы, позволяющие определить плотность грунтов непосредственно в массиве. Они весьма производительны, имеют достаточную для практических целей точность и могут применяться как при однократных, так и многократных определениях плотности грунта одного и того же массива грунта, что важно при стационарных наблюдениях. 

 3.2.2. Степень  влажности грунтов

 Степень влажности  грунта характеризует относительную  долю заполнения пор водой (жидкостью) в данном грунте. Ее величина численно равна отношению объема воды или  жидкости к объему пор грунта.