МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ГРУНТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ

- класс грунтов с жесткими структурными связями - класс скальных грунтов;

- класс грунтов без жестких структурных связей - класс нескальных грунтов.

2.1. Скальные грунты по пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии R_c, МПа, подразделяются на:

- очень прочные (R_c > 120);

- прочные (120  R_c >50);

- средней прочности (50  R_c >15);

- малопрочные (15  R_c  5);

полускальные грунты:

- пониженной прочности (5 > R_c  3);

- низкой прочности (3  R_c  1);

- весьма низкой прочности (R_c < 1).

По коэффициенту размягчаемости в воде, K_saf:

- неразмягчаемые (K_saf  0,75);

- размягчаемые (K_saf < 0,75).

К скальным грунтам относятся породы: магматические (граниты, диориты, порфиры, долериты, базальты), метаморфические (гнейсы, кварциты, кристаллические сланцы, мраморы), осадочные (крепкие известняки, доломиты и песчаники с кремнистым цементом). В куске они характеризуются следующими значениями физико-механических характеристик: плотность грунта 2,50-3,10 т/м³; пористость < 0,01; сопротивление разрыву  1 МПа; модуль деформации >5000 МПа, коэффициент крепости по Протодьяконову f_cr > 5.

Полускальные грунты обладают жесткими кристаллическими связями и пластичными коллоидными связями. Это раздробленные выветрелые скальные магматические и метаморфические породы, а также осадочные: глинистые сланцы, аргиллиты, алевролиты, песчаники, конгломераты на глинистом цементе, мелы, мергели, некоторые виды известняков и доломитов, туфы, гипсы и др. В куске они характеризуются следующими значениями физико-механических характеристик: плотность грунта 2,20-2,65 т/м³; пористость до 0,15; сопротивление разрыву 0,1-1 МПа; модуль деформации 1000-5000 МПа; коэффициент крепости по Протодьяконову f_cr = 24.

2.2. Нескальные грунты в природных условиях залегают в виде несцементированных между собой частиц различной крупности. Нескальные грунты подразделяются на крупнообломочные, песчаные и глинистые грунты. Номенклатура крупнообломочных и песчаных грунтов приведена в табл. 2.

Примечания. 1. Для установления наименования грунта по табл. 2 последовательно суммируются проценты содержания частиц исследуемого грунта: сначала крупнее 200 мм, затем крупнее 10 мм, далее - крупнее 2 мм и т.д. Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований в таблице.

2. Наименование песчаных грунтов, установленное по табл. 2, необходимо дополнять указанием о неоднородности гранулометрического состава, характеризуемого отношением K_60,10= d₆₀ / d₁₀, где: d₆₀ - диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится (по массе) 60% частиц; d₁₀ - диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится 10% частиц.

3. При наличии в крупнообломочных грунтах песчаного заполнителя более 40% от массы сухого грунта или более 30% глинистого заполнителя в наименовании крупнообломочного грунта следует приводить наименование вида заполнителя и указывать характеристику его состояния, при этом под заполнителем понимается грунт с диаметром зерен менее 2 мм.

4. При наличии в составе песка от 3 до 5% глинистых частиц он называется глинистым.
2.3. К крупнообломочным и песчаным грунтам относятся грунты с числом пластичности I_p < 1, а именно: пески, гравий, галечник, т.е. грунты, не обладающие или обладающие очень слабыми связями между зернами, их плотность 1,40-1,90 т/м³; пористость 0,25-0,40; модуль деформации 5-100 МПа; коэффициент крепости f_cr < 2.

2.4. Крупнообломочные и песчаные грунты рекомендуется разделять на группы по степени влажности S_r (доле заполнения пор грунта водой) согласно табл. 3.

Степень влажности определяется по формуле

где W - природная влажность грунта, доли единицы; _S - плотность частиц грунта, т/м³; _W - плотность воды, принимаемая равной 1 т/м³; e₀ - коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности.

Примечания. 1. Для определения плотности пылеватых водонасыщенных песков динамическое зондирование недопустимо.

2. При зондировании грунтов используется конус с углом при вершине 60° и диаметром 36 мм при статическом и 74 мм при динамическом зондировании.
Рекомендуется проводить подразделение песков в зависимости от степени плотности I_d:

I_d = (e_max - e) / (e_max - e_min), (2)

где e_max - коэффициент пористости песка при рыхлом сложении; e_min - коэффициент пористости песка при плотном сложении; e - коэффициент пористости песка природного сложения.

При этом пески считаются рыхлыми, если I_d = 0-0,33; средней плотности, если I_d = 0,33-0,67; плотными, если I_d = 0,67-1,0.

2.6. К глинистым и пылеватым грунтам следует относить грунты, для которых число пластичности

где W_L - влажность на границе текучести, %; W_p - влажность на границе раскатывания, %.

Глинистые грунты обладают водоколлоидными структурными связями. В увлажненном состоянии они становятся пластичными. Такие грунты большей частью размокают, некоторые из них разбухают. Их плотность 1,10-2,10 т/м³; пористость от 0,25 до 0,80; модуль деформации от 3 до 100 МПа; коэффициент крепости f_cr  2.

К таким грунтам следует относить глины, глинистые мергели, суглинки, супеси, лессы, в том числе просадочные.

Глинистые грунты в зависимости от числа пластичности следует подразделять на виды согласно табл. 5.
Таблица 5

Наименование видов глинистых грунтов	Число пластичности Ip
Супесь	1  Ip  7
Суглинок	7 < Ip  17
Глина	Ip > 17

В табл. 6 приведена характеристика глинистых грунтов по наличию включений.

2.7. Среди глинистых грунтов необходимо выделять илы. К ним относят грунты в начальной стадии своего формирования, образовавшиеся как структурный осадок в воде при наличии микробиологических процессов и имеющие в природном сложении влажность, превышающую влажность на границе текучести W_L, и коэффициент пористости, превышающий значения, указанные в табл. 7, зависящий от вида ила; устанавливаемого по его числу пластичности (см. п.2.6).

2.8. Из глинистых грунтов необходимо выделить набухающие грунты. Набухающими являются глинистые грунты, которые при замачивании увеличиваются в объеме, и при этом величина относительного набухания в условиях свободного набухания (без нагрузки)

где h₀ - начальная высота образца грунта природной влажности; h_n - высота образца после его свободного набухания (при невозможности бокового расширения из-за замачивания до полного водонасыщения).

2.9. Набухающие грунты в зависимости от величины относительного набухания без нагрузки подразделяются на:

слабонабухающие, если _SW = 0,040,08;

средненабухающие, если _SW = 0,080,12;

сильнонабухающие, если _SW более 0,12.

2.10. Глинистые (непросадочные) грунты в соответствии с табл. 8 подразделяют по показателю текучести I_L на:
Таблица 8

Наименование грунтов	Показатель текучести
Супеси
твердые	IL < 0
пластичные	0  IL  1
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
текучие	IL > 1

Показатель текучести определяется по формуле

где W, W_p и W_L - те же обозначения, что и в пп.2.4 и 2.6.

2.11. Глинистые грунты по удельному сопротивлению пенетрации p_p, МПа, подразделяются согласно табл. 9.
Таблица 9

Наименование глинистых грунтов	Удельное сопротивление пенетрации pp, МПа
Слабые	pp < 0,05
Средней прочности	0,1 > pp  0,05
Прочные	0,2 > pp  0,1
Очень прочные	pp  0,2

Удельное сопротивление пенетрации p_p определяется при погружении в образец грунта конуса с углом при вершине 30° и вычисляется по формуле

где p - вертикальное усилие, передаваемое на конус, кг; h_к - глубина погружения конуса, см.

2.12. Среди глинистых грунтов следует выделять просадочные грунты. Просадочными являются макропористые (пористость до 50%) глинистые грунты, которые при замачивании дают дополнительную осадку (просадку) под действием внешней нагрузки или от собственной массы грунта и при этом величина относительной просадочности

_s,l = [(h_s,p - h_W) / h_s]  0,01, (7)

где h_s,p - высота образца грунта природной влажности, обжатого без возможности бокового расширения давлением p, равным давлению собственной массы грунта или сумме давлений от нагрузки на фундамент и собственной массы грунта на рассматриваемой глубине; h_W - высота того же образца после замачивания его до полного водонасыщения при сохранении давления; h_s - высота того же образца грунта природной влажности, обжатого без возможности бокового расширения давлением, равным давлению собственной массы грунта.

При предварительной оценке к просадочным рекомендуется относить лессы и лессовидные грунты (а также некоторые виды покровных глинистых грунтов) со степенью влажности S_r < 0,8, для которых величина показателя просадочности П_r, определяемого по формуле (8), меньше значений, приведенных в табл. 10.

где e - коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности; e_L - коэффициент пористости, соответствующий влажности на границе текучести и определяемый по формуле

Предварительную оценку грунтов с целью отнесения их к просадочным допускается также производить в полевых условиях по результатам статического зондирования грунта природной влажности и после его замачивания. При этом коэффициент снижения прочности просадочных грунтов определяется по формуле

где p_W - удельное сопротивление погружению конуса при статическом зондировании грунта природной влажности, МПа; p_m - то же для грунта в водонасыщенном состоянии.

В этом случае к просадочным относятся грунты, коэффициент снижения прочности которых при замачивании больше значений, приводимых ниже.

Давление на грунт, при котором определяется относительная просадочность p, МПа	1,0	0,2	0,2
Значение коэффициента снижения прочности грунта Kp	2,7	2,0	1,5

2.13. Среди полускальных и всех видов нескальных грунтов необходимо выделить засоленные грунты. К ним относятся грунты, в которых суммарное содержание легкорастворимых и среднерастворимых солей не менее величин, указанных в табл. 11.

Примечание. К легкорастворимым солям относятся: хлориды NaCl, KCl, CaCl₂, MgCl₂; бикарбонаты NaHCO₃, Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂, карбонат натрия Na₂CO₃, сульфаты магния и натрия MgSO₄, Na₂SO₄. К среднерастворимым солям относится гипс CaSO₄·2H₂O.

Относительное содержание q_r растительных остатков в грунте (степень заторфованности) определяется как отношение их массы в образце грунта, высушенного при температуре 100-105 °С, к массе его минеральной части.

В зависимости от величины q_r грунтам присваиваются дополнительные наименования согласно табл. 12.
Таблица 12

Наименование песчаных и глинистых грунтов, содержащих растительные остатки	Относительное содержание растительных остатков qr (степень заторфованности)
Грунты с примесью растительных остатков
Песчаные с примесью растительных остатков	0,03 < qr  0,1
Глинистые с примесью растительных остатков	0,05 < qr  0,1
Заторфованные грунты
Слабозаторфованные	0,1 < qr  0,25
Среднезаторфованные	0,25 < qr  0,4
Сильнозаторфованные	0,4 < qr  0,6
Торфы	qr > 0,6

Примечание. Наименование вида песчаного и глинистого грунта, содержащего растительные остатки, устанавливается указаниями пп.2.2 и 2.6 по минеральной части грунта после удаления растительных остатков.

2.15. Все виды грунтов, имеющих отрицательную температуру и содержащих в своем составе лед, относятся к мерзлым грунтам, и если они находятся в мерзлом состоянии в течение многих лет (от трех и более), то - к вечномерзлым.

Наименование видов мерзлых и вечномерзлых грунтов определяют после их оттаивания. Классификация грунтов по степени цементации их льдом приведена в ГОСТ 25100-82.