Грунт

Грунт – це багатокомпонентна геологічна освіта (гірські породи, ґрунти, техногенні системи), яка є об'єктом інженерно-будівельної діяльності.

Грунт – широко поширене в інженерній геології, гірничій справі, будівельній практиці та у побуті найменування мінеральних утворень, часто з органічними включеннями, які є основним об'єктом вивчення ґрунтознавства.

Поняття про ґрунти

Під терміном ґрунт розуміють:

• збиральна назва гірських порід (включаючи ґрунти), техногенних утворень, гео-композитів, що залягають переважно в зоні вивітрювання земної кори та є об'єктом діяльності людини та розглядаються з будівельної та інженерно-господарської точок зору або при загальному підході до оцінки верхньої частини літосфери (мерзлий, твердий ґрунт тощо);
• основу будівель, споруд та композит конструкції самої споруди (для доріг, насипів, гребель);
• середовище для розміщення підземних споруд (тунелів, трубопроводів);
• назва породи у гірничодобувній промисловості (відвали).

Цей термін використовується при оцінці донних опадів (листий ґрунт) та описі утворень космічного походження типу зернистого поверхневого шару Місяця (місячний ґрунт), а також для порід особливого стану, будови та властивостей, вилучених при проходженні гірських виробок (шахт, траншей) та ін. (Грунт відвальний), які нерідко бувають токсичними. З них складаються специфічні техногенні форми рельєфу (відвали, терикони). Вони використовуються при засипанні небажаних знижень та відпрацьованих гірничих виробок.

Грунт – Складна система (композит) з твердих мінеральних частинок і включень льоду, органомінеральних утворень, рідких (водні розчини), газоподібних компонентів. Різний генезис ґрунту визначає їх речовий та механічний склад та структуру, від яких залежать його властивості.

Види та класифікація ґрунтів

Грунти поділяються на природні та техногенні

Природні ґрунти

Включають скельні, дисперсні зв'язкові (глинисті, пилуваті), дисперсні пухкі та біогенні.

Скельні ґрунти – Породи з жорсткими зв'язками в монолітних і тріщинуватих геологічних масивах, за походженням інтрузивні та ефузивні кристалічні або метаморфічні.

Грунт дисперсний зв'язковий (глинистий, пилуватий) – складається з слабко пов'язаних мінеральних частинок; утворюється в результаті вивітрювання та руйнування скельних ґрунтів з подальшим транспортуванням водним або еоловим шляхом.

Пухкі дисперсні ґрунти – мінеральні різногенетичні піски та великоуламкові накопичення.

Піски – Породи, в яких маса частинок розміром менше 2 мм становить понад 50% обсягу породи; у великоуламкових (щебінь, дерева, галька та ін.) маса елементарних форм понад 2 мм перевищує 50 %.

Біогенні ґрунти — органічні сполуки у вигляді рослинних і тварин, що не розклалися, залишків організмів, а також продуктів їх розкладання та перетворень (мул, сапропель, торф, заторфовані породи).

Грунт техногенний

Природні породи, змінені та переміщені при виробничо-господарській діяльності, та антропогенні утворення (насипні, намивні, побутові та промислові відходи, шлаки, шлами – золи та золошлаки).

У нормативних і методичних документах також розглядаються ґрунти, що втрачають стійкість при замочуванні, з деформацією при взаємодії з водою (набухають, просадні, тиксотропні), що розрізняються за температурним і водно-сольовим режимом (пучинисті при промерзанні, багаторічно-і сезонномерзлі, засолені та ін.). ).

Склад та додавання визначають якість ґрунту при їх використанні. Важливими їх властивостями є фізичні (щільність, теплопровідність та ін.), фізико-хімічні (корозійні, набухання, схильність до усадок при промерзанні, пластичність, липкість), водні (водопроникність, суффозійна нестійкість) та механічні (пружність, очима) , опору на розрив та зсув, повзучість).

Докладніше про техногенний ґрунт читайте в окремому матеріалі.

Для забезпечення стійкості ґрунту, як підстав споруд, використовують різні способи їх закріплення – механічне ущільнення та насичення глинистими розчинами, ін'єкційні закріплення закачуванням у ґрунт цементних розчинів методом геокомпозиту, заморожування та ін.

Джерело: Ґрунтознавство. 4-те вид., перероблене. Сергєєв Є.М. та ін -М., 1973.

Грунт (Нім. Grund – основа, грунт) – будь-які гірські породи, грунти, опади, техногенні (антропогенні) утворення, що є багатокомпонентними, динамічними системами, що є компонентами геологічного середовища та об'єктом інженерно-господарської діяльності людини.

• скельні та напівскельні ґрунти – монолітні ґрунти з жорсткими структурними зв'язками;
• дисперсні ґрунти – роздільнозернисті ґрунти без жорстких структурних зв'язків: зв'язкові – глинисті, і незв'язні – піщані та великоуламкові.

Грунти можуть бути використані як підстави будівель і різних інженерних споруд, матеріалу для споруд (доріг, насипів, гребель), середовища для розміщення підземних споруд (тунелів, трубопроводів, сховищ) та ін.

Терміни та визначення

Нижче наведені терміни, визначені у ГОСТ 25100-95. [1]

Грунт скельний – Грунт, що складається з кристалітів одного або декількох мінералів, що мають жорсткі структурні зв'язки кристалізаційного типу.

Грунт напівскельний – Грунт, що складається з одного або декількох мінералів, що мають жорсткі структурні зв'язки цементаційного типу.

Умовна межа між скельними та напівскельними ґрунтами приймається за міцністю на одновісне стиск (Rc ≥ 5 МПа – скельні ґрунти, Rc < 5 МПа – напівскельні ґрунти).

Ґрунт дисперсний – Грунт, що складається з окремих мінеральних частинок (зерен) різного розміру, слабозв'язаних один з одним; утворюється в результаті вивітрювання скельних ґрунтів з подальшим транспортуванням продуктів вивітрювання водним або еоловим шляхом та їх відкладення.

Структура ґрунту — просторова організація компонентів ґрунту, що характеризується сукупністю морфологічних (розмір, форма частинок, їх кількісне співвідношення), геометричних (просторова композиція структурних елементів) та енергетичних ознак (тип структурних зв'язків та загальна енергія структури) і визначається складом, кількісним співвідношенням та взаємодією.

Текстура ґрунту – Просторове розташування складових грунт елементів (шаруватість, тріщинуватість та ін).

Склад ґрунту речовий – категорія, що характеризує хіміко-мінеральний склад твердих, рідких та газових компонентів.

Органічна речовина — органічні сполуки, що входять до складу ґрунту у вигляді залишків рослинних і тваринних організмів, що не розклалися, і також продуктів їх розкладання та перетворення.

Грунт глинистий – зв'язковий мінеральний грунт, що має кількість пластичності Ip = 1.

Пісок – Незв'язний мінеральний грунт, в якому маса частинок розміром менше 2 мм складає більше 50% (Ip = 0).

Грунт великоуламковий – Незв'язний мінеральний грунт, в якому маса частинок розміром більше 2 мм складає більше 50%.

Іл – Водонасичений сучасний осад переважно морських акваторій, що містить органічну речовину у вигляді рослинних залишків та гумусу. Зазвичай верхні шари мулу мають коефіцієнт пористості е >= ​​0,9, плинну консистенцію I% за масою.

Сапропель — прісноводний мул, що утворився на дні застійних водойм з продуктів розпаду рослинних і тваринних організмів і містить понад 10 % (за масою) органічної речовини у вигляді гумусу та рослинних залишків. Сапропель має коефіцієнт пористості е > 3, зазвичай текучу консистенцію IL > 1, високу дисперсність – вміст часток більший за 0,25 мм зазвичай не перевищує 5 % по масі.

Торф – органічний грунт, що утворився в результаті природного відмирання та неповного розкладання болотних рослин в умовах підвищеної вологості при нестачі кисню і містить 50% (за масою) і більше органічних речовин.

Грунт заторфований – Пісок і глинистий грунт, що містить у своєму складі в сухій навішуванні від 10 до 50% (за масою) торфу.

Ґрунт – Поверхневий родючий шар дисперсного ґрунту, утворений під впливом біогенного та атмосферного факторів.

Грунт набухаючий – ґрунт, який при замочуванні водою або іншою рідиною збільшується в обсязі і має відносну деформацію набухання (в умовах вільного набухання) εsw> = 0,04.

Грунт просадний – ґрунт, який під дією зовнішнього навантаження і власної ваги або тільки від власної ваги при замочуванні водою або іншою рідиною зазнає вертикальної деформації (просідання) і має відносну деформацію просідання εsl> = 0,01.

Грунт пучинистий – дисперсний ґрунт, який при переході з талого в мерзлий стан збільшується в обсязі внаслідок утворення кристалів льоду та має відносну деформацію морозного пучення εfh> = 0,01.

Ступінь засоленості – Характеристика, що визначає кількість воднорозчинних солей у грунті Dsal, %.

Ступінь морозної пучинистості – Характеристика, що відображає здатність ґрунту до морозного пучення, виражається відносною деформацією морозного пучення εfh, д. е., яка визначається за формулою

де ho, f – Висота зразка мерзлого грунту, см;

ho – початкова висота зразка талого ґрунту до замерзання, див.

Межа міцності ґрунту на одновісний стиск Rc, МПа – Відношення навантаження, при якій відбувається руйнування зразка, до площі початкового поперечного перерізу.

Щільність скелета ґрунту – Щільність сухого грунту ρd, г/см3, яка визначається за формулою

де ρ – щільність ґрунту, г/см3;

W – Вологість грунту, д. е.

Коефіцієнт вивірелості Доwr, д.е. – Відношення щільності вивітрілого грунту до щільності монолітного грунту.

Коефіцієнт розм'якшення у воді Доsof, д.е. – Відношення меж міцності грунту на одновісне стиск у водонасиченому та в повітряно-сухому стані.

Ступінь розчинності у воді – Характеристика, що відображає здатність грунтів розчинятися у воді і що виражається в кількості воднорозчинних солей, qsr, г/л.

Ступінь водопроникності – Характеристика, що відображає здатність грунтів пропускати через себе воду і кількісно виражається в коефіцієнті фільтрації Доф, м/добу. Визначається за ГОСТ 25584-90.

Гранулометричний склад – Кількісне співвідношення частинок різної крупності в дисперсних грунтах. Визначається за ГОСТ 12536-79.

Ступінь неоднорідності гранулометричного складу Cu – Показник неоднорідності гранулометричного складу. Визначається за формулою

де d60, d10 – діаметри частинок, мм, менше яких у ґрунті міститься відповідно 60 і 10% (за масою) частинок.

Число пластичності Ip – Різниця вологостей, що відповідає двом станам ґрунту: на межі плинності WL і на межі розкочування Wp, WL і Wp визначають за ГОСТ 5180-84.

Показник плинності IL – Відношення різниці вологостей, що відповідають двом станам ґрунту: природному W і на межі розкочування Wp, до пластичності Ip.

Відносна деформація набухання без навантаження εsw, д.е. – Відношення збільшення висоти зразка ґрунту після вільного набухання в умовах неможливості бічного розширення до початкової висоті зразка природної вологості. Визначається за ГОСТ 24143-80.

Відносна деформація просадності εs, тобто. – Відношення різниці висот зразків, відповідно, природної вологості та після його повного водонасичення при певному тиску до висоти зразка природної вологості. Визначається за ГОСТ 23161-78.

Коефіцієнт водонасичення Sr, Д.Є. – Ступінь заповнення обсягу пор водою. Визначається за формулою

де W – природна вологість ґрунту, тобто;
е – Коефіцієнт пористості;
ρs – щільність частинок ґрунту, г/см3;
ρw – щільність води, що приймається рівною 1 г/см3.

Коефіцієнт пористості е визначається за формулою

де ρs – щільність частинок ґрунту, г/см3;

ρd – щільність сухого ґрунту, г/см3.

Ступінь щільності пісків ID визначається за формулою

де е – Коефіцієнт пористості при природному або штучному додаванні;

emax – коефіцієнт пористості в гранично-щільному додаванні;

emin – коефіцієнт пористості в гранично-пухкому додаванні.

Коефіцієнт вивітрілості великоуламкових грунтів Доwr, д.е., Визначається за формулою

де До1 – відношення маси частинок розміром менше 2 мм до маси частинок розміром більше 2 мм після випробування на стирання в поличковому барабані;

До0 – те саме, в природному стані.

Коефіцієнт стирання великоуламкових грунтів Доfr, д.е., визначається за формулою

де q1 – маса частинок розміром менше 2 мм після випробування великоуламкових фракцій грунту (частки розміром більше 2 мм) на стирання в поличковому барабані;

q0 – початкова маса проби великоуламкових фракцій (до випробування на стирання).

Відносний вміст органічної речовини Ir, д.е. – Відношення маси сухих рослинних залишків до маси абсолютно сухого грунту.

Ступінь розкладання торфу Ddp, д.е. – Характеристика, що виражається ставленням маси безструктурної (повністю розклалася) частини, що включає гумінові кислоти і дрібні частинки негумікованих залишків рослин, до загальної маси торфу. Визначається за ГОСТ 10650-72.

Ступінь зольності торфу Dds, д.е. – Характеристика, що виражається ставленням маси мінеральної частини ґрунту до всієї його маси в абсолютно сухому стані.Визначається за ГОСТ 11306-83*.

Грунт мерзлий – ґрунт, що має негативну або нульову температуру, що містить у своєму складі видимі крижані включення та (або) лід-цемент і характеризується кріогенними структурними зв'язками.

Грунт багаторічномерзлий (синонім – ґрунт вічномерзлий) – Грунт, що знаходиться в мерзлому стані постійно протягом трьох і більше років.

Грунт сезонномерзлий – Грунт, що знаходиться в мерзлому стані періодично протягом холодного сезону.

Грунт морозний – скельний грунт, що має негативну температуру і не містить у своєму складі лід та незамерзлу воду.

Грунт сипучемерзлий (синонім – «суха мерзлота») – великоуламковий і піщаний грунт, що має негативну температуру, але не зцементований льодом і не має зчеплення.

Грунт охолоджений — засолений великоуламковий, піщаний і глинистий грунти, негативна температура яких вища за температуру початку їх замерзання.

Грунт мерзлий роздертий – дисперсний ґрунт, який при відтаванні зменшує свій обсяг.

Грунт твердомерзлий – дисперсний грунт, міцно зцементований льодом, що характеризується відносно крихким руйнуванням і практично не стискається під зовнішнім навантаженням.

Грунт пластичномерзлий – дисперсний грунт, що зцементований льодом, але має в'язкі властивості і стисливість під зовнішнім навантаженням.

Температура початку замерзання (відтавання) Т(Т) – Температура, ° С, при якій в порах грунту з'являється (зникає) лід.

Кріогенні структурні зв'язки ґрунту – Кристалізовані зв'язки, що виникають у вологих дисперсних і тріщинуватих скельних грунтах при негативній температурі в результаті зціментування льодом.

Кріогенна текстура — сукупність ознак складання мерзлого ґрунту, зумовлена ​​орієнтуванням, відносним розташуванням та розподілом різних за формою та розмірами крижаних включень та льоду-цементу.

Лід (синонім – грунт крижаний) – природне утворення, що складається з кристалів льоду з можливими домішками уламкового матеріалу та органічної речовини не більше 10% (за обсягом), що характеризується кріогенними структурними зв'язками.

Коефіцієнт стисливості мерзлого ґрунту δf – Відносна деформація мерзлого грунту під навантаженням.

Ступінь заповнення обсягу пор мерзлого ґрунту льодом та незамерзлою водою Sr, д.е., визначається за формулою

де Wic – вологість мерзлого грунту за рахунок порового льоду, що цементує мінеральні частинки (лід-цемент), тобто;

Ww – вологість мерзлого грунту за рахунок міститься в ньому при даній негативній температурі незамерзлої води, тобто;

ρs – щільність частинок ґрунту, г/см3;

еf – коефіцієнт пористості мерзлого ґрунту;

ρw – щільність води, що приймається рівною 1 г/см3.

Сумарна крижина мерзлого ґрунту itot, тобто. – Відношення об'єму льоду, що міститься в ньому, до обсягу мерзлого грунту. Визначається за формулою

Крижина ґрунту за рахунок видимих ​​крижаних включень ii, д.е. – Відношення об'єму видимих ​​крижаних включень, що міститься в ньому, до обсягу мерзлого грунту. Визначається за формулою

де iic – льодистість грунту за рахунок льоду-цементу (порового льоду), тобто;

Wtot – сумарна вологість мерзлого ґрунту, тобто;

ρi – щільність льоду, яка приймається рівною 0,9 г/см3;

ρf – щільність мерзлого ґрунту, г/см3;

Wm – вологість мерзлого ґрунту, розташованого між крижаними включеннями, тобто.

Техногенні ґрунти — природні ґрунти, змінені та переміщені в результаті виробничої та господарської діяльності людини, та антропогенні утворення.

Антропогенні утворення — тверді відходи виробничої та господарської діяльності людини, внаслідок якої відбулася докорінна зміна складу, структури та текстури природної мінеральної чи органічної сировини.

Природні переміщені освіти — природні ґрунти, переміщені з місць їхнього природного залягання, піддані частково виробничій переробці у процесі їх переміщення.

Природні утворення, змінені в умовах природного залягання — природні грунти, котрим середні значення показників хімічного складу змінено щонайменше ніж 15 %.

Ґрунти, змінені фізичним впливом, – природні грунти, в яких техногенний вплив (ущільнення, заморожування, тепловий вплив і т. д.) змінює будову та фазовий склад.

Грунти, змінені хіміко-фізичним впливом, – природні грунти, в яких техногенний вплив змінює їх речовий склад, структуру та текстуру.

Насипні ґрунти – техногенні ґрунти, переміщення та укладання яких здійснюються з використанням транспортних засобів, вибуху.

Намивні ґрунти – техногенні ґрунти, переміщення та укладання яких здійснюються за допомогою засобів гідромеханізації.

Побутові відходи – Тверді відходи, утворені в результаті побутової діяльності людини.

Промислові відходи – Тверді відходи виробництва, отримані в результаті хімічних і термічних перетворень матеріалів природного походження.

Шлаки – Продукти хімічних і термічних перетворень гірських порід, що утворюються при спалюванні.

Шлами – Високодисперсні матеріали, що утворюються в гірничозбагачувальному, хімічному та деяких інших видах виробництва.

Золи – Продукт спалювання твердого палива.

Золошлаки – Продукти комплексного термічного перетворення гірських порід та спалювання твердого палива. s

Класифікація ґрунтів [1]

Класифікація ґрунтів включає такі таксономічні одиниці, що виділяються за групами ознак:

• клас – За загальним характером структурних зв'язків;
  • група – За характером структурних зв'язків (з урахуванням їх міцності);
    • підгрупа – за походженням та умовами освіти;
      • тип – За речовим складом;
        • вигляд – за найменуванням грунтів (з урахуванням розмірів частинок та показників властивостей);
          • різновиди — за кількісними показниками речовинного складу, властивостей та структури ґрунтів.
          • поділяються на групи, підгрупи, типи, види та різновиди.
            • Клас природних скельних ґрунтів – ґрунти з жорсткими структурними зв'язками (кристалізаційними та цементаційними)
            • Клас природних дисперсних ґрунтів — ґрунти з водноколоїдними та механічними структурними зв'язками.
            • Клас природних мерзлих ґрунтів[2] – Грунти з кріогенними структурними зв'язками.
            • Клас техногенних (скельних, дисперсних та мерзлих) ґрунтів – ґрунти з різними структурними зв'язками, утвореними в результаті діяльності людини.

            Найменування та щільність ґрунтів та порід [1] [3] [4] [5]

            Посилання

            • Розробка ґрунту при будівництві будинку
            • Будівництво автошляхів із застосуванням технології стабілізації ґрунту
            • Характеристика ґрунтів як робочого середовища
            • Характеристики фізичних властивостей ґрунтів
            • ГОСТ 25100-95 «Грунти. Класифікація» (doc). Архівовано з першоджерела 23 лютого 2012 року.Перевірено 19 грудня 2009 року.
            • ГОСТ 24847-81 «Грунти.Методи визначення глибини сезонного промерзання» (doc). Архівовано з першоджерела 23 лютого 2012 року.Перевірено 10 лютого 2010 року.

            Примітки

            1. ↑ 123 ГОСТ 25100-95 * «Грунти. Класифікація». УДК 624.131.3.001.33:006.354. МКС 13.080. 93.020 ОКСТУ 5701
            2. ↑ Ґрунти з негативною температурою, що не мають кріогенних структурних зв'язків (що не містять у своєму складі лід), відносять до класу природних дисперсних ґрунтів.
            3. ↑ГЕСН-2001-01. Земляні роботи, УДК ​​69.003.12, ББК 65.31, Р 72, ISBN 5-88737-111-7
            4. ↑ГЕСН-2001-02. Горнівскрівні роботи
            5. ↑ГЕСН-2001-03. Буровибухові роботи. УДК 69.003.12. ББК 65.31. Г 72. ISBN 5-88737-111-7

            Wikimedia Foundation. 2010 .