Классификация глинистого грунта

Супесь – это глинистый грунт, который содержит не более 10 % глинистых частиц, оставшуюся часть занимает песок. Супесь наименее пластичная из всех глинистых грунтов, при ее растирании между пальцами чувствуются песчинки, она плохо скатывается в шнур. Скатанный из супеси шар рассыпается, если на него немного надавить. Из-за высокого содержания песка супесь имеет сравнительно низкую пористость – от 0,5 до 0,7. Соответственно она может содержать меньше влаги и, следовательно, быть меньше подвержена пучению. При пористости 0,5 (т.е. при хорошем уплотнении) в сухом состоянии несущая способность супеси составляет 3 кг/см2, при пористости 0,7 – 2,5 кг/см3.

Суглинок – это глинистый грунт, который содержит от 10 до 30 процентов глины. Этот грунт достаточно пластичен, при растирании его между пальцами не чувствуются отдельные песчинки. Скатанный из суглинка шар раздавливается в лепешку, по краям которой образуются трещины. Пористость суглинка выше, чем супеси и колеблется от 0,5 до 1. Суглинок может содержать больше воды и больше, чем супесь, подвержен пучению. Сухой суглинок с пористостью 0,5 имеет несущую способность 3 кг/см2, при пористости 0,7 – 2,5 кг/см2.

Глина – это грунт, в котором содержание глинистых частиц больше 30%. Глина очень пластичная, хорошо скатывается в шнур. Скатанный из глины шар сдавливается в лепешку без образования трещин по краям. Пористость глины может достигать 1,1, она сильнее всех остальных грунтов подвержена морозному пучению, потому что может содержать очень большое количество влаги. При пористости 0,5 глина имеет несущую способность 6 кг/см2, при 0,8 – 3 кг/см2.

Глинистые грунты как вид по классификации ГОСТ 25100-95 относятся ко II классу природных дисперсных грунтов с механическими и водно-коллоидными структурными связями и выделяются в группе связных, подгруппе осадочных, типе - минеральных грунтов. Среди глинистых грунтов ГОСТ выделяет достаточно большое количество разновидностей, которое основано на отдельных показателях физико-химических и физико-механических свойств:

по числу пластичности и гранулометрическому составу (последнее - форма и размеры частиц, слагающих грунт);

по показателю текучести;

по относительной деформации набухания без нагрузки;

относительной деформации просадочности (обычно для лессовых грунтов);

относительному содержанию органического вещества.

Если рассматривать глинистые грунты с философской точки зрения, то они представляют собой практически конечный, наиболее устойчивый к природным условиям территории их распространения, продукт разрушения материнских горных пород под воздействием поверхностных процессов (солнечная радиация, вода, температура).

В общем случае к глинистым грунтам относятся тонкодисперсные образования, содержащие не менее 3% глинистых частиц и проявляющие набухаемость и пластичность при увлажнении. По своему гранулометрическому составу они подразделяются на глины, суглинки и супеси. В целом их твердая компонента (минеральные зерна) представляет собой полидисперсную систему. У супесей это глинисто-пылевато-песчаная система с содержанием глинистых частиц 3—10%, у суглинков и глин - песчано-глинисто-пылеватая или песчано-пылевато-глинистая, с содержанием тех же частиц 30—60% и даже более.

Минеральный состав глинистых грунтов также разнообразен. Все они состоят из агрегатов и зерен, главным образом кварцевых, и тонкодисперсных частиц глинистых минералов, иногда встречаются включения карбонатов и различных солей (гипса, ангидрита, каменной соли), иногда - органическое вещество.

Наиболее сложной по составу является тонкодисперсная составляющая глинистых грунтов. Она представлена в основном глинистыми минералами, среди которых широко распространены гидрослюда, монтмориллонит, каолинит, смешаннослойные силикаты и хлорит. Эти минералы присутствуют в глинистых образованиях в различных количествах в зависимости от исходной материнской горной породы, подвергшейся преобразованиям и условий, в которых эти преобразования происходили.

Именно этими минералами обусловлены специфические свойства рассматриваемых грунтов - их высокая гидрофильность, проявляющаяся водоупорностью глинистых грунтов их липкость, способность к набуханию,ионному обмену и др.

Глинистые породы образуют один из наиболее широко распространенных видов грунтов. Они встречаются среди горных пород различного возраста, начиная с кембрийских отложений и кончая современными образованиями, и составляют более 65% всей массы осадочных горных пород.

Залегают глинистые грунты в виде мощных толщ, слоев, прослоев, линз, конусов выноса и т.п. Мощность их может изменяться от нескольких сантиметров до сотен метров.

Строение глинистых грунтов зависит от условий их образования и характеризуется большим разнообразием. Однородные толщи глинистых грунтов обычно формируются в водной среде, таковыми могут быть морские глины, некоторые озерные глины. Неоднородное строение характерно для элювиальных, делювиальных, ледниковых глинистых грунтовых толщ.

Очень часто глинистые отложения имеют горизонтально-слоистое строение. Оно характерно для аллювиальных, озерных, водно-ледниковых, лагунных, морских образований. Слоистость обычно подчеркивается изменением состава или цвета пород.

Большое разнообразие условий образования глинистых грунтов обусловливает 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.

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.

С плотностью и пористостью глинистых грунтов тесно связана их водопроницаемость. Большая часть глин и суглинков относится к слабопроницаемым или практически водонепроницаемым грунтам. Значения коэффициента фильтрации для них изменяется от 10^-3 до 10^-5 м/сут. Это объясняется наличием у глин и суглинков ультракапиллярных пор, полностью занятых связанной водой. Фильтрация через такие поры возможна только при определенных условиях.

Важной особенностью глинистых грунтов является их способность вступать в обменные реакции, приводящая к изменению их состава, строения и свойств. Обменная способность глин часто используется в практических целях, например в химической промышленности (сорбенты), а также при целенаправленном изменении их свойств, таких, как водопроницаемость, липкость.

Многие глинистые грунты при увлажнении набухают, а при высушивании дают усадку, что сопровождается изменением объема от нескольких до 25—30%, а в некоторых случаях и больше. Развиваемое при этом давление набухания может достигать 1,0—1,5 МПа.

При определенных условиях глинистые грунты обладают липкостью, величина которой может достигать 5—6 Н/см².

Среди различных типов глинистых грунтов наиболее гидрофильными и склонными к проявлению названных свойств являются глины и тяжелые глины, содержащие значительное количество набухающих глинистых минералов (монтмориллонита, смешаннослойных силикатов) и органического вещества. Наименее гидрофильными являются супеси и суглинки ледникового и аллювиального (пойменные образования) происхождения.

Наибольшая обменная способность, пластичность, набухание, усадка, липкость у высокопористых озерных глин; глин старичного аллювия, богатых органикой; у многих озерно-ледниковых и элювиальных глин; а также у лагунных и морских глин, лишенных солей с коагуляционным и переходным типом структурных связей.

Глинистые грунты обладают различной деформируемостью и прочностью. Коэффициент их сжимаемости изменяется от единиц (у слаболитифицированных глин) до тысячных долей МПа^-1 (у сильнолитифицированных глин). Модуль общей деформации варьирует от нескольких до 50—60 МПа. Угол внутреннего трения и сцепления изменяется соответственно от 5—10° и 0,01 — 0,05 МПа до 20-36° и 0,12-0,6 Мпа.

Дата добавления: 2015-09-05