Характеристики грунтов таблица – Методические рекомендации «Методические рекомендации по сбору инженерно-геологической информации и использованию табличных геотехнических данных при проектировании земляного полотна автомобильных дорог»

Справочные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов

Для грунтов с промежуточными значениями е, не указанными в таблицах Б.1–Б.8, значения с, φ и Е определяют интерполяцией.

Если значения е, I _L и S_r грунтов выходят за пределы, предусмотренные таблицами Б.1–Б.8, характеристики с, φ и Е следует определять по данным непосредственных испытаний этих грунтов. Допускается в запас надежности принимать характеристики с, φ и Е по соответствующим нижним пределам е, I _L и S_r, если грунты имеют значения е, I _L и S_r меньше этих предельных значений.

Для определения значений с, φ и Е по таблицам Б.1–Б.8 используют нормативные значения е, I _L и S_r.

Таблица Б.1

Нормативные значения удельного сцепления с, кПа, угла внутреннего трения φ, град., и модуля деформации Е, МПа, песков четвертичных отложений

Пес­ки	Обо­зна­че­ние ха­рак­те­ри­стик грун­тов	Ха­рак­те­ри­сти­ки грун­тов при ко­эф­фи­ци­ен­те по­ри­сто­сти е, рав­ном
		0,45	0,55	0,65	0,75
Гра­ве­ли­стые и круп­ные	с φ Е	2 43 50	1 40 40	— 38 30	— — —
Сред­ней круп­но­сти	с φ Е	3 40 50	2 38 40	1 35 30	— — —
Мел­кие	с φ Е	6 38 48	4 36 38	2 32 28	— 28 18
Пы­ле­ва­тые	с φ Е	8 36 39	6 34 28	4 30 18	2 26 11

Характеристики песков относятся к кварцевым пескам с зернами различной окатанности, содержащим не более 20% полевого шпата и не более 5% в сумме различных примесей (слюда, глауконит и пр.), включая органическое вещество, независимо от степени влажности грунтов S_r.

Таблица Б.2

Нормативные значения удельного сцепления с, кПа, угла внутреннего трения φ, град., глинистых нелессовых грунтов четвертичных отложений

На­име­но­ва­ние грун­тов и пре­де­лы нор­ма­тив­ных зна­че­ний их по­ка­за­те­ля те­ку­че­сти I L		Обо­зна­че­ние ха­рак­те­ри­стик грун­тов	Ха­рак­те­ри­сти­ки грун­тов при ко­эф­фи­ци­ен­те по­ри­сто­сти е, рав­ном
			0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
Су­песи	0 ≤ I L ≤ 0,25	с φ	21 30	17 29	15 27	13 24	— —	— —	— —
	0,25 < I L ≤ 0,75	с φ	19 28	15 26	13 24	11 21	9 18	— —	— —
Су­глин­ки	0 ≤ I L ≤ 0,25	с φ	47 26	37 25	31 24	25 23	22 22	19 20	— —
	0,25 < I L ≤ 0,5	с φ	39 24	34 23	28 22	23 21	18 19	15 17	— —
	0,5 < I L ≤ 0,75	с φ	— —	— —	25 19	20 18	16 16	14 14	12 12
Гли­ны	0 ≤ I L ≤ 0,25	с φ	— —	81 21	68 20	54 19	47 18	41 16	36 14
	0,25 < I L ≤ 0,5	с φ	— —	— —	57 18	50 17	43 16	37 14	32 11
	0,5 < I L ≤ 0,75	с φ	— —	— —	45 15	41 14	36 12	33 10	29 7

Характеристики глинистых грунтов в таблицах относятся к грунтам, содержащим не более 5% органического вещества и имеющим степень влажности S_r ≥ 0,8.

Таблица Б.3

Нормативные значения модуля деформации Е, МПа, глинистых нелессовых грунтов

Про­ис­хож­де­ние и воз­раст грун­тов		На­име­но­ва­ние грун­тов и пре­де­лы нор­ма­тив­ных зна­че­ний их по­ка­за­те­ля те­ку­че­сти I L		Мо­дуль де­фор­ма­ции грун­тов Е, МПа, при ко­эф­фи­ци­ен­те по­ри­сто­сти е, рав­ном
				0,35	0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05	1,2	1,4	1,6
Чет­вер­тич­ные от­ло­же­ния	Ал­лю­ви­аль­ные, де­лю­ви­аль­ные, озер­ные, озер­но-ал­лю­ви­аль­ные	Су­песи	0 < I L ≤ 0,75	—	32	24	16	10	7	—	—	—	—	—
		Су­глин­ки	0 < I L ≤ 0,25	—	34	27	22	17	14	11	—	—	—	—
			0,25 < I L ≤ 0,5	—	32	25	19	14	11	8	—	—	—	—
			0,5 < I L ≤ 0,75	—	—	—	17	12	8	6	5	—	—	—
		Гли­ны	0 ≤ I L ≤ 0,25	—	—	28	24	21	18	15	12	—	—	—
			0,25 < I L ≤ 0,5	—	—	—	21	18	15	12	9	—	—	—
			0,5 < I L ≤ 0,75	—	—	—	—	15	12	9	7	—	—	—
	Флю­вио­гля­ци­аль­ные	Су­песи	0 ≤ I L ≤ 0,75	—	33	24	17	11	7	—	—	—	—	—
		Су­глин­ки	0 ≤ I L ≤ 0,25	—	40	33	27	21	—	—	—	—	—	—
		Су­глин­ки	0,25 < I L ≤ 0,5	—	35	28	22	17	14	—	—	—	—	—
			0,5 < I L ≤ 0,75	—	—	—	17	13	10	7	—	—	—	—
	Мо­ре­ные	Су­песи Су­глин­ки	I L ≤ 0,5	60	50	40	—	—	—	—	—	—	—	—
Юр­ские от­ло­же­ния окс­форд­ско­го яру­са		Гли­ны	0,25 ≤ I L ≤ 0	—	—	—	—	—	—	27	25	22	—	—
			0 < I L ≤ 0,25	—	—	—	—	—	—	24	22	19	15	—
			0,25 < I L ≤ 0,5	—	—	—	—	—	—	—	—	16	12	10

Характеристики глинистых грунтов в таблицах относятся к грунтам, содержащим не более 5% органического вещества и имеющим степень влажности S_r ≥ 0,8.

Таблица Б.4

Нормативные значения модуля деформации Е, МПа, угла внутреннего трения φ, град., и удельного сцепления с, кПа, глинистых заторфованных грунтов при степени заторфованности 0,05 ≤ I_r ≤ 0,25

Пре­де­лы нор­ма­тив­ных зна­че­ний по­ка­за­те­ля те­ку­че­сти I L	Обо­зна­че­ние ха­рак­те­ри­стик грун­тов	Ха­рак­те­ри­сти­ки гли­ни­стых грун­тов при сте­пе­ни за­тор­фо­ван­но­сти Ir и ко­эф­фи­ци­ен­те по­ри­сто­сти е, рав­ных
		Ir = 0,05–0,1				Ir = 0,1–0,25
		0,65	0,75	0,85	0,95	1,05	1,15	1,25	1,35
0 ≤ I L ≤ 0,25	Е	13,0	12	11	10	8,5	8	7	5,0
	φ	21	20	18	16	15	—	—	—
	с	29	33	37	45	48	—	—	—
0,25 < I L ≤ 0,5	Е	11	10	8,5	7,5	7	6	5,5	5
	φ	21	20	18	16	15	14	13	12
	с	21	22	24	31	33	36	39	42
0,5 < I L ≤ 0,75	Е	8,0	7	6,0	5,5	5	5	4,5	4
	φ	21	20	18	16	15	14	13	12
	с	18	19	20	21	23	24	26	28
0,75 < I L ≤ 1	Е	6	5	4,5	4,0	3,5	3	2,5	—
	φ	—	—	—	18	18	18	17	—
	с	—	—	—	15	16	17	18	—

Таблица Б.5

Нормативные значения удельного сцепления с, кПа, угла внутреннего трения φ град., и модуля деформации Е, МПа, элювиальных песков

Пес­ки	Обо­зна­че­ние ха­рак­те­ри­стик	Ха­рак­те­ри­сти­ки грун­тов при ко­эф­фи­ци­ен­те по­ри­сто­сти е, рав­ном
		0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	1,0	1,2
Дре­свя­ни­стые	с	45	41	39	37	35	34	—
	φ	34	31	28	25	23	21	—
	Е	44	33	24	18	15	14	—
Круп­ные и сред­ней круп­но­сти	с	41	35	29	23	19	—	—
	φ	32	30	27	24	22	—	—
	Е	44	31	22	14	13	—	—
Пы­ле­ва­тые	с	58	51	44	39	33	29	24
	φ	32	30	27	24	22	20	18
	Е	48	38	29	21	16	12	10

Данные таблицы распространяются на элювиальные пески, образованные при выветривании кварцесодержащих магматических пород.

Таблица Б.6

Нормативные значения удельного сцепления с, кПа, угла внутреннего трения φ, град., и модуля деформации Е, МПа, элювиальных глинистых грунтов магматических и метаморфических пород

На­име­но­ва­ние грун­тов и пре­де­лы нор­ма­тив­ных зна­че­ний их по­ка­за­те­ля те­ку­че­сти I L		Обо­зна­че­ние ха­рак­те­ри­стик грун­тов	Ха­рак­те­ри­сти­ки грун­тов при ко­эф­фи­ци­ен­те по­ри­сто­сти е, рав­ном
			0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05	1,2
Су­песи	I L < 0	с	47	44	42	41	40	39	—
		φ	34	31	28	26	25	24	—
		Е	37	30	25	20	15	10	—
	0 ≤ I L ≤ 0,75	с	42	41	40	39	38	—	—
		φ	31	28	26	25	24	—	—
		Е	25	18	14	12	11	—	—
Су­глин­ки	0 ≤ I L ≤ 0,25	с	57	55	54	53	52	51	50
		φ	24	23	22	21	20	19	18
		Е	27	25	23	21	19	17	14
	0,25 < I L ≤ 0,5	с	—	48	46	44	42	40	37
		φ	—	22	21	20	19	18	17
		Е	—	19	16	14	13	12	11
	0,5 < I L ≤ 0,75	с	—	—	41	36	32	29	25
		φ	—	—	20	19	18	17	16
		Е	—	—	15	13	11	10	9
Гли­ны	0 I ≤ I L ≤ 0,25	с	—	62	60	58	57	56	—
		φ	—	20	19	18	17	16	—
		Е	—	19	18	17	16	15	—
	0,25 < I L ≤ 0,5	с	—	54	50	47	44	—	—
		φ	—	17	15	13	12	—	—
		Е	—	14	12	10	9	—	—

Данные таблицы распространяются на элювиальные пески, образованные при выветривании кварцесодержащих магматических пород.

Таблица Б.7

Нормативные значения удельного сцепления с, кПа, угла внутреннего трения φ, град., и модуля деформации Е, МПа, элювиальных глинистых грунтов осадочных аргиллито-алевролитовых пород

Обо­зна­че­ние ха­рак­те­ри­стик грун­тов	Ха­рак­те­ри­сти­ки грун­тов при ко­эф­фи­ци­ен­те по­ри­сто­сти е, рав­ном
	0,45	0,55	0,65	0,75	0,85
с	58	48	40	35	31
φ	29	24	21	19	17
Е	25	21	17	13	10

Таблица Б.8

Нормативные значения удельного сцепления с, кПа, угла внутреннего трения φ, град., и модуля деформации E, МПа песчаных намывных грунтов

Пес­ки	Обо­зна­че­ние ха­рак­те­ри­стик грун­тов	Ха­рак­те­ри­сти­ки грун­тов при ко­эф­фи­ци­ен­те по­ри­сто­сти е, рав­ном
		0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95
Сред­ней круп­но­сти	с	8	4	3	2	—	—
	φ	39	37	33	30	—	—
	Е	45	32	25	17	—	—
Мел­кие	с	10	6	4	3	1	—
	φ	36	33	30	27	25	—
	Е	35	27	19	15	12	—
Пы­ле­ва­тые	с	—	10	7	5	3	2
	φ	—	33	29	25	23	20
	Е	—	20	16	10	8	5

Характеристики, приведенные в таблице, распространяются на намывные пески в возрасте не менее 4 лет. Предыдущая статьяСоединения на винтах работающих на срезСледующая статьяНатягивание разметочного шнура

Сводная таблица физико-механических характеристик грунтов

№ п/п ИГЭ	1	2	3	4	5
Наименование грунта	Раст. слой	Суглинок тяжелый пылеватый мягкопластичный	Суглинок тяжелый пылеватый текучий	Суглинок тяжелый пылеватый полутвердый	Песок средней крупности средней плотности насыщенный водой
А) Нормативные значения природная влажность W, %	—	30	27,4	25,0	23,4
Влажность на пределе текучести WL, %	—	34,3	26,4	37,0	—
Влажность на пределе раскатывания, WР, %	—	18	14,9	22,0	—
Число пластичности,	—	16,3	11,5	15	—
Показатель консистенции,	—	0,736	1,087	0,2	—
Степень влажности, Sr	—	1,058	0,892	0,959	1
Коэффициент пористости, е	—	0,72	0,829	0,704	0,619
Объемная масса γ, кН/м3	16,677	18,835	18,443	19,424	19,826
Объемная масса скелета γd, кН/м3	—	14,489	14,479	15,54	16,069
Объемная масса частиц γS, кН/м3	—	24,92	26,487	26,487	26,016
Удельное сцепление С, кПа	—	18	10	16	—
Модуль деформации Е, МПа	—	36,9	15,5	11,16	19,7
Угол внутреннего трения, φ, град	—	16	14	17	30
Расчетные сопротивления , кПа	—	193,675	145,6	235,253	400

4. Оценка геологического строения площадки.

Грунты строительной площадки имеют напластование слоистое с согласным залеганием слоев, близких к горизонтальным и выдержанным по мощности.

В толще грунтов залегают подземные воды грунтовые, абсолютные отметки уровня подземных вод 137,70м; 139м; 140.50м. Водовмещающим слоем является слой суглинка текучего тяжелого пылеватого.

Напластование грунтов

С поверхности залегает слой грунта мощностью 2,3м, абсолютная отметка кровли слоя 140м, подошвы 137,70м. Ниже залегают слои

*мощностью, (м) 3,6 4,55 3,95

*абсолютные отметки

Кровли , (м) 137,7 134,1 129,55

*подошвы, (м) 134,1 129,55 125,6

По предварительным данным слои №2, №4 и №5 могут быть естественными основаниями фундаментов.

5.Расчет фундамента мелкого заложения.

Расчет первого сечения под колонну среднего ряда.

Определяем глубину заложения фундаментов.

По конструктивным: особенностям здания и сечению колонны 700х400 подбираем тип подколонника В с сечением 1500х1200, с размерами стакана 800х500 по низу, 850х550 по верху и глубиной 950.

По климатическим: нормативная глубина промерзания для данного района строительства 1.6 м – определена по карте рис. 5.15 [1].

Определим расчетную глубину промерзания

d_f=d_fnk_n; k_n =0.56 (т. 5.9 [1]) d_f=1.60.56=0.896 м. d  0.896 м.

По геологическим: в качестве естественного основания принимаем 2 слой суглинок мягкопластичный, непросадочный, ненабухающий, пучинистый. d  0.8 м.

По гидрогеологическим: d_w= 2.9 0.896+2 м.

Окончательная глубина заложения фундамента 3 м от спланированной отметки земли. Рабочим слоем является грунт – суглинок мягкопластичный, подстилающими грунтами – суглинок текучий, суглинок полутвердый и песок средней крупности.

Предварительно определяем размеры фундамента условно считая его центрально нагруженным квадратной формы.

N_II=2029 кН, R₀=193.68 кПа, ;β=1; d=3м.,.

_=1.7 т/м³

=1.88 т/м³

c_II=18 кПа

_II=16^o

=1.84т/м³

c_II=10 кПа

_II=14^o

=1.94 т/м³

c_II=16 кПа

_II=17^o

=1.98 т/м³

_II=30^o

принимаем ФВ14-4 b=3.6м, l=4,8м, Vб=12.9м³.

Учитываем что фундамент внецентренно нагружен и определяем эксцентриситет.

1-я комбинация:

М_IIx=265 кНм, Q_x=66 кН^{, с}

_{Приводим нагрузку к подошве фундамента}

_{Вес фундамента: GфII=Vф∙γб=12,9∙25=322,5 кН}

_{Объем грунта: Vгр=d∙l∙b—Vф=3∙4,8∙3,6-(0,3∙(4,8∙3,6+3,6∙2,4+2,4∙1,8)+2,1∙1,5∙1,2)=38,99 м3}

_{Момент у подошвы фундамента: Mx=MIIx+Qx∙d=265+66∙3=463 кНм,}

_{My=MIIy+Qy∙d=97+22∙3=163 кНм,}

найдем средний удельный вес грунта выше подошвы фундамента

Gгр=Vгр∙γ_ср=38.99∙18,389=716.99 кН – вес грунта

N_IIп.ф.=N_II+G_фII+ Gгр=2029+322.5+716.99=3068.49 кН

е_х=

е_y=

определим относительный эксцентриситет и сравним его с допустимым

_{2 – я комбинация}

_{MII=184 кНм, Qx=46 кН,}

^γб=25 кН/м³

_{Mx=MIIx+Qx∙d=184+46∙3=322 кНм,}

_{My=MIIy+Qy∙d=69+18∙3=123 кНм,}

_{GфII=Vф∙γб=12.9∙25=322.5 кН}

е_х=

е_y=

Определяем вид эпюры контактных давлений. Эпюра имеет трапециевидную форму т.к.

,

q – нагрузка от оборудования, людей, складируемых материалов и изделий. Согласно п.3.2 [4] принимается не менее 2 кПа.

Проверка под углом подошвы фундамента

, – удельный вес грунтов залегающих выше подошвы фундамента.

, – удельный вес грунтов залегающих ниже подошвы фундамента на глубину 0.5b.

_{CII=18 кПа, γс1=1,1, γс2=1, Мγ=0,36, Мq=2.43, Мc=4.99, kz=1, d1=2.4 м.}

_с1, _с2 – коэф. условий работы таб.5.11[1].

к – коэф. зависящий от того как были определены с и .

М, Мс и Мq коэф. принимаемые по таб.5.12[1].

k_z – коэф. зависящий от b.

d₁ – глубина заложения фундаментов.

1,5∙R=365.358 кПа,

Следовательно проверка прочности основания выполняется т.е. размеры фундамента подобраны верно.

Расчет по несущей способности основания.

,

где F=3068.49 кН – расчетная нагрузка на основание;F_u– сила предельного сопротивления основания;_с– коэф. условий работы принимаемый для глинистых грунтов – 0.9;_n– коэф. надежности по назначению сооружений принимаемый для сооруженияIIкласса равным 1.15.

F_u=b`l`(N__l`<sub>I</sub>+N<sub>q</sub><sub>q</sub><sub>I</sub>`d+N_c_cc_I),

где b`=b-2e_b=3.6-20.15=3.3 м – приведенные ширина и длина фундамента

l`=l-2e_l=4.8-20.05=4.7 м

e_b,e_l– эксцентриситеты приложения нагрузок.

N_,N_q,N_c– безразмерные коэф. определяемые по таб.5.28[1]

N_=1.35+;

N_q=3,94+;

N_c=10,98+

_=1-0.25/=1-0.25/(l`/b`)=1-0.25/(4,7/3,3)=0.824 – коэф. формы подошвы фундамента

_q=1+1.5/=1+1.5/1.42=2.06

_c=1+0.3/=1+0.3/1.42=1.21

F_u=3,34,7(1,6560.8244,718,8+4,4322.06318,389+11,7521.2118)=13650 кН

136500.9/1.15=10682.6 кН>3068.49 кН, т.е. несущая способность основания при принятых размерах фундамента обеспечена.

Расчет осадки основания методом эквивалентного слоя.

_{Построим эzp и эzg}

_zp

_zg

_{zgi = ihi – где i — удельный вес грунта(при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), hi-мощность слоя.}

с учетом взвешивающего действия воды.

; ;;; .

кПа.

_.

— мощность эквивалентного слоя;

— коэффициент эквивалентного слоя приложение I, табл. 19;

;

_{Определим модуль деформации}

1 слой-cуглинок е=0,72 β=0,62

;

; — природное давление в середине первого слоя от уровня подошвы фундамента;

; — полное давление в середине первого слоя.

.

_{e1=0.709; e1=0.698;}

_;

2 слой-суглинок е=0,829 β=0,62

;

;

;

.

_{e1=0.806; e1=0.784;}

_;

1.3. Классификация грунтов

Грунты оснований зданий и сооружений подразделяются на два класса [1]: скальные (грунты с жесткими связями) и нескальные (грунты без жестких связей).

ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация

В классе скальных грунтов выделяют магматические, метаморфические и осадочные породы, которые подразделяются по прочности, размягчаемости и растворимости в соответствии с табл. 1.4. К скальным грунтам, прочность которых в водонасыщенном состоянии менее 5 МПа (полускальные), относятся глинистые сланцы, песчаники с глинистым цементом, алевролиты, аргиллиты, мергели, мелы. При водонасыщении прочность этих грунтов может снижаться в 2—3 раза. Кроме того, в классе скальных грунтов выделяются также искусственные — закрепленные в естественном залегании трещиноватые скальные и нескальные грунты.

ТАБЛИЦА 1.4. КЛАССИФИКАЦИЯ СКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ

Грунт	Показатель
По пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии, МПа
Очень прочный	Rc > 120
Прочный	120 ≥ Rc > 50
Средней прочности	50 ≥ Rc > 15
Малопрочный	15 ≥ Rc > 5
Пониженной прочности	5 ≥ Rc > 3
Низкой прочности	3 ≥ Rc ≥ 1
Весьма низкой прочности	Rc < 1
По коэффициенту размягчаемости в воде
Неразмягчаемый	Ksaf ≥ 0,75
Размягчаемый	Ksaf < 0,75
По степени растворимости в воде (осадочные сцементированные), г/л
Нерастворимый	Растворимость менее 0,01
Труднорастворимый	Растворимость 0,01—1
Среднерастворимый	– || – 1—10
Легкорастворимый	– || – более 10

Эти грунты подразделяются по способу закрепления (цементация, силикатизация, битумизация, смолизация, обжиг и др.) и по пределу прочности на одноосное сжатие после закрепления так же, как и скальные грунты (см. табл. 1.4).

Нескальные грунты подразделяют на крупнообломочные, песчаные, пылевато-глинистые, биогенные и почвы.

К крупнообломочным относятся несцементированные грунты, в которых масса обломков крупнее 2 мм составляет 50 % и более. Песчаные — это грунты, содержащие менее 50 % частиц крупнее 2 мм и не обладающие свойством пластичности (число пластичности I_р < 1 %).

ТАБЛИЦА 1.5. КЛАССИФИКАЦИЯ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ И ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОМУ СОСТАВУ

Грунт	Размер частиц, мм	Масса частиц, % от массы воздушно-сухого грунта
Крупнообломочный:    валунный (глыбовый)    галечниковый (щебенистый)    гравийный (дресвяный)	> 200 > 10 > 2	> 50
Песок:    гравелистый    крупный    средней крупности    мелкий    пылеватый	> 2 > 0,5 > 0,25 > 0,1 > 0,1	> 25 > 50 > 50 ≥ 75  < 75

Крупнообломочные и песчаные грунты классифицируются по гранулометрическому составу (табл. 1.5) и по степени влажности (табл. 1.6).

ТАБЛИЦА 1.6. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ И ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО СТЕПЕНИ ВЛАЖНОСТИ S_r

Грунт	Степень влажности
Маловлажный	0 < Sr ≤ 0,5
Влажный	0,5 < Sr ≤ 0,8
Насыщенный водой	0,8 < Sr ≤ 1

Свойства крупнообломочного грунта при содержании песчаного заполнителя более 40 % и пылевато-глинистого более 30 % определяются свойствами заполнителя и могут устанавливаться по испытанию заполнителя. При меньшем содержании заполнителя свойства крупнообломочного грунта устанавливают испытанием грунта в целом. При определении свойств песчаного заполнителя учитывают следующие его характеристики — влажность, плотность, коэффициент пористости, а пылевато-глинистого заполнителя — дополнительно число пластичности и консистенцию.

Основным показателем песчаных грунтов, определяющим их прочностные и деформационные свойства, является плотность сложения. По плотности сложения пески подразделяются по коэффициенту пористости е, удельному сопротивлению грунта при статическом зондировании q_с и условному сопротивлению грунта при динамическом зондировании q_d (табл. 1.7).

При относительном содержании органического вещества 0,03 < I_от ≤ 0,1 песчаные грунты называют грунтами с примесью органических веществ. По степени засоленности крупнообломочные и песчаные грунты подразделяют на незасоленные и засоленные. Крупнообломочные грунты относятся к засоленным, если суммарное содержание легко- и среднерастворимых солей (% от массы абсолютно сухого грунта) равно или более:

• – 2 % — при содержании песчаного заполнителя менее 40 % или пылевато-глинистого заполнителя менее 30 %;
• – 0,5 % — при содержании песчаного заполнителя 40 % и более;
• – 5 % — при содержании пылевато-глинистого заполнителя 30 % и более.

Песчаные грунты относятся к засоленным, если суммарное содержание указанных солей составляет 0,5 % и более.

Пылевато-глинистые грунты подразделяют по числу пластичности I_p (табл. 1.8) и по консистенции, характеризуемой показателем текучести I_L (табл. 1.9).

ТАБЛИЦА 1.7. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ПЛОТНОСТИ СЛОЖЕНИЯ

Песок	Подразделение по плотности сложения
	плотный	средней плотности	рыхлый
По коэффициенту пористости
Гравелистый, крупный и средней крупности	e < 0,55	0,55 ≤ e ≤ 0,7	e > 0,7
Мелкий	e < 0,6	0,6 ≤ e ≤ 0,75	e > 0,75
Пылеватый	e < 0,6	0,6 ≤ e ≤ 0,8	e > 0,8
По удельному сопротивлению грунта, МПа, под наконечником (конусом) зонда при статическом зондировании
Крупный и средней крупности независимо от влажности	qc > 15	15 ≥ qc ≥ 5	qc < 5
Мелкий независимо от влажности	qc > 12	12 ≥ qc ≥ 4	qc < 4
Пылеватый:    маловлажный и влажный    водонасыщенный	qc > 10 qc > 7	10 ≥ qc ≥ 3 7 ≥ qc ≥ 2	qc < 3 qc < 2
По условному динамическому сопротивлению грунта МПа, погружению зонда при динамическом зондировании
Крупный и средней крупности независимо от влажности	qd > 12,5	12,5 ≥ qd ≥ 3,5	qd < 3,5
Мелкий:    маловлажный и влажный    водонасыщенный	qd > 11 qd > 8,5	11 ≥ qd ≥ 3 8,5 ≥ qd ≥ 2	qd < 3 qd < 2
Пылеватый маловлажный и влажный	qd > 8,8	8,5 ≥ qd ≥ 2	qd < 2

ТАБЛИЦА 1.8. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ЧИСЛУ ПЛАСТИЧНОСТИ

Грунт	Число пластичности, %
Супесь	1 < Ip ≤ 7
Суглинок	7 < Ip ≤ 17
Глина	Ip > 17

Среди пылевато-глинистых грунтов необходимо выделять лёссовые грунты и илы. Лёссовые грунты — это макропористые грунты, содержащие карбонаты кальция и способные при замачивании водой давать под нагрузкой просадку, легко размокать и размываться. Ил — водонасыщенный современный осадок водоемов, образовавшийся в результате протекания микробиологических процессов, имеющий влажность, превышающую влажность на границе текучести, и коэффициент пористости, значения которого приведены в табл. 1.10.

ТАБЛИЦА 1.9. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЮ ТЕКУЧЕСТИ

Грунт	Показатель текучести
Супесь:    твердая    пластичная    текучая	IL < 0 0 ≤ IL ≤ 1 IL > 1
Суглинок и глина:    твердые    полутвердые    тугопластичные    мягкопластичные    текучепластичные    текучие	IL < 0 0 ≤ IL ≤ 0,25 0,25 ≤ IL ≤ 0,5 0,5 ≤ IL ≤ 0,75 0,75 ≤ IL ≤ 1 IL > 1

ТАБЛИЦА 1.10. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ИЛОВ ПО КОЭФФИЦИЕНТУ ПОРИСТОСТИ

Ил	Коэффициент пористости
Супесчаный	е ≥ 0,9
Суглинистый	е ≥ 1
Глинистый	е ≥ 1,5

Пылевато-глинистые грунты (супеси, суглинки и глины) называют грунтами с примесью органических веществ при относительном содержании этих веществ 0,05 < I_от ≤ 0,1. По степени засоленности супеси, суглинки и глины подразделяют на незаселенные и засоленные. К засоленным относятся грунты, в которых суммарное содержание легко- и среднерастворимых солей составляет 5 % и более.

Среди пылевато-глинистых грунтов необходимо выделять грунты, проявляющие специфические неблагоприятные свойства при замачивании: просадочные и набухающие. К просадочным относятся грунты, которые под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании водой дают осадку (просадку), и при этом относительная просадочность ε_sl ≥ 0,01. К набухающим относятся грунты, которые при замачивании водой или химическими растворами увеличиваются в объеме, и при этом относительное набухание без нагрузки ε_sw ≥ 0,04.

В особую группу в нескальных грунтах выделяют грунты, характеризуемые значительным содержанием органического вещества: биогенные (озерные, болотные, аллювиально-болотные). В состав этих грунтов входят заторфованные грунты, торфы и сапропели. К заторфованным относятся песчаные и пылевато-глинистые грунты, содержащие в своем составе 10—50 % (по массе) органических веществ. При содержании органических веществ 50 % и более грунт называется торфом. Сапропели (табл. 1.11) — пресноводные илы, содержащие более 10 % органических веществ и имеющие коэффициент пористости, как правило, более 3, а показатель текучести более 1.

ТАБЛИЦА 1.11. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ САПРОПЕЛЕЙ ПО ОТНОСИТЕЛЬНОМУ СОДЕРЖАНИЮ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА

Сапропель	Относительное содержание вещества
Минеральный	0,1 < Iот ≤ 0,3
Среднеминеральный	0,3 < Iот ≤ 0,5
Слабоминеральный	Iот > 0,5

Почвы — это природные образования, слагающие поверхностный слой земной коры и обладающие плодородием. Подразделяют почвы по гранулометрическому составу так же, как крупнообломочные и песчаные грунты, а по числу пластичности, как пылевато-глинистые грунты.

К нескальным искусственным грунтам относятся грунты, уплотненные в природном залегании различными методами (трамбованием, укаткой, виброуплотнением, взрывами, осушением и др.), насыпные и намывные. Эти грунты подразделяются в зависимости от состава и характеристик состояния так же, как и природные нескальные грунты.

Скальные и нескальные грунты, имеющие отрицательную температуру и содержащие в своем составе лед, относятся к мерзлым грунтам, а если они находятся в мерзлом состоянии от 3 лет и более, то к вечномерзлым.

Классификация видов грунтов по своим группам

От надежности функционирования системы «основание-фундамент-сооружение» зависит и срок эксплуатации здания, и уровень «качества жизни» его жильцов. Причем, надежность указанной системы базируется именно на характеристиках грунта, ведь любая конструкция должна опираться на надежное основание.

Именно поэтому, успех большинства начинаний строительных компаний зависит от грамотного выбора месторасположения строительной площадки. И такой выбор, в свою очередь, невозможен без понимания тех принципов, на которых основывается классификация грунтов.

С точки зрения строительных технологий существуют четыре основных класса, к которым принадлежат:

— скальные грунты, структура которых однородна и основана на жестких связях кристаллического типа;
— дисперсные грунты, состоящие из несвязанных между собой минеральных частиц;
— природные, мерзлые грунты, структура которых образовалась естественным путем, под действием низких температур;
— техногенные грунты, структура которых образовалась искусственным путем, в результате деятельности человека.

Впрочем, подобная классификация грунтов имеет несколько упрощенный характер и показывает только на степень однородности основания. Исходя из этого, любой скальный грунт представляет собой монолитное основание, состоящее из плотных пород. В свою очередь, любой нескальный грунт основан на смеси минеральных и органических частиц с водой и воздухом.

Разумеется, в строительном деле пользы от такой классификации немного. Поэтому, каждый тип основания разделяют на несколько классов, групп, типов и разновидностей. Подобная классификация грунтов по группам и разновидностям позволяет без труда сориентироваться в предполагаемых характеристиках будущего основания и дает возможность использовать эти знания в процессе строительства дома.

Например, принадлежность к той или иной группе в классификации грунтов определяется характером структурных связей, влияющих на прочностные характеристики основания. А конкретный тип грунта указывает на вещественный состав почвы. Причем, каждая классификационная разновидность указывает на конкретное соотношение компонентов вещественного состава.

Таким образом, глубокая классификация грунтов по группам и разновидностям дает вполне персонифицированное представление обо всех преимущества и недостатки будущей строительной площадки.

Например, в наиболее распространенном на территории европейской части России классе дисперсных грунтов имеется всего две группы, разделяющие эту классификацию на связанные и несвязанные почвы. Кроме того, в отдельную подгруппу дисперсного класса выделены особые, илистые грунты.

Такая классификация грунтов означает, что среди дисперсных грунтов имеются группы, как с ярко выраженными связями в структуре, так и с отсутствием таковых связей. К первой группе связанных дисперсных грунтов относятся глинистые, илистые и заторфованные виды почвы. Дальнейшая классификация дисперсных грунтов позволяет выделить группу с несвязной структурой – пески и крупнообломочные грунты.

В практическом плане подобная классификация грунтов по группам позволяет получить представление о физических характеристиках почвы «без оглядки» на конкретный вид грунта. У дисперсных связных грунтов практически совпадают такие характеристики, как естественная влажность (колеблется в пределах 20%), насыпная плотность (около 1,5 тонн на кубометр), коэффициент разрыхления (от 1,2 до 1,3), размер частиц (около 0,005 миллиметра) и даже число пластичности.

Аналогичные совпадения характерны и для дисперсных несвязных грунтов. То есть, имея представление о свойствах одного вида грунта, мы получаем сведения о характеристиках всех видов почвы из конкретной группы, что позволяет внедрять в процесс проектирования усредненные схемы, облегчающие прочностные расчеты.

Кроме того, помимо вышеприведенных схем, существует и особая классификация грунтов по трудности разработки. В основе этой классификации лежит уровень «сопротивляемости» грунта механическому воздействию со стороны землеройной техники.

Причем, классификация грунтов по трудности разработки зависит от конкретного вида техники и разделяет все типы грунтов на 7 основных групп, к которым принадлежат дисперсные, связанные и несвязанные грунты (группы 1-5) и скальные грунты (группы 6-7).

Песок, суглинок и глинистые грунты (принадлежат к 1-4 группе) разрабатывают обычными экскаваторами и бульдозерами. А вот остальные участники классификации требуют более решительного подхода, основанного на механическом рыхлении или взрывных работах. В итоге, можно сказать, что классификация грунтов по трудности разработки зависит от таких характеристик, как сцепление, разрыхляемость и плотность грунта.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ГРУНТОВ ЧЕТВЕРТИЧНОГО ВОЗРАСТА

Типы грунтов	Обозначение
Аллювиальные (речные отложения)	a
Озерные	l
Озерно-аллювиальные	lа
Делювиальные (отложения дождевых и талых вод на склонах и у подножия возвышенностей)	d
Аллювиально-делювиальные	ad
Эоловые (осаждения из воздуха): эоловые пески, лессовые грунты	L
Гляциальные (ледниковые отложения)	g
Флювиогляциальные (отложении ледниковых потоков)	f
Озерно-ледниковые	lg
Элювиальные (продукты выветривания горных пород, оставшиеся на месте образования)	е
Элювиально-делювиальное	ed
Пролювиальные (отложения бурных дождевых потоков в горных областях)	p
Аллювиально-пролювиальные	ap
Морские	m

РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ОСНОВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ

Характеристики	Формула
Плотность сухого грунта, г/см3 (т/м3)	ρd = ρ/(1 + w)
Пористость %	n = (1 − ρd /ρs)·100
Коэффициент пористости	e = n/(100 − n) или e = (ρs − ρd)/ ρd
Полная влагоемкость	ω0 = eρw /ρs
Степень влажности
Число пластичности	Ip = ωL − ωp
Показатель текучести	IL = (ω − ωp)/(ωL − ωp)

ПЛОТНОСТЬ ЧАСТИЦ ρ_s ПЕСЧАНЫХ И ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ

Грунт	ρs, г/см3
	диапазон	средняя
Песок	2,65–2,67	2,66
Супесь	2,68–2,72	2,70
Суглинок	2,69–2,73	2,71
Глина	2,71–2,76	2,74

КЛАССИФИКАЦИЯ СКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ

Грунт	Показатель
По пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии, МПа
Очень прочный	Rc > 120
Прочный	120 ≥ Rc > 50
Средней прочности	50 ≥ Rc > 15
Малопрочный	15 ≥ Rc > 5
Пониженной прочности	5 ≥ Rc > 3
Низкой прочности	3 ≥ Rc ≥ 1
Весьма низкой прочности	Rc < 1
По коэффициенту размягчаемости в воде
Неразмягчаемый	Ksaf ≥ 0,75
Размягчаемый	Ksaf < 0,75
По степени растворимости в воде (осадочные сцементированные), г/л
Нерастворимый	Растворимость менее 0,01
Труднорастворимый	Растворимость 0,01—1
Среднерастворимый	− || − 1—10
Легкорастворимый	− || − более 10

КЛАССИФИКАЦИЯ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ И ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОМУ СОСТАВУ

Грунт	Размер частиц, мм	Масса частиц, % от массы воздушно-сухого грунта
Крупнообломочный:    валунный (глыбовый)    галечниковый (щебенистый)    гравийный (дресвяный)	>200 >10 >2	>50
Песок:    гравелистый    крупный    средней крупности    мелкий    пылеватый	>2 >0,5 >0,25 >0,1 >0,1	>25 >50 >50 ≥75 <75

ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ И ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО СТЕПЕНИ ВЛАЖНОСТИ S_r

Грунт	Степень влажности
Маловлажный	0 < Sr ≤ 0,5
Влажный	0,5 < Sr ≤ 0,8
Насыщенный водой	0,8 < Sr ≤ 1

ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ПЛОТНОСТИ СЛОЖЕНИЯ

Песок	Подразделение по плотности сложения
	плотный	средней плотности	рыхлый
По коэффициенту пористости
Гравелистый, крупный и средней крупности	e < 0,55	0,55 ≤ e ≤ 0,7	e > 0,7
Мелкий	e < 0,6	0,6 ≤ e ≤ 0,75	e > 0,75
Пылеватый	e < 0,6	0,6 ≤ e ≤ 0,8	e > 0,8
По удельному сопротивлению грунта, МПа, под наконечником (конусом) зонда при статическом зондировании
Крупный и средней крупности независимо от влажности	qc > 15	15 ≥ qc ≥ 5	qc < 5
Мелкий независимо от влажности	qc > 12	12 ≥ qc ≥ 4	qc < 4
Пылеватый:    маловлажный и влажный    водонасыщенный	qc > 10 qc > 7	10 ≥ qc ≥ 3 7 ≥ qc ≥ 2	qc < 3 qc < 2
По условному динамическому сопротивлению грунта МПа, погружению зонда при динамическом зондировании
Крупный и средней крупности независимо от влажности	qd > 12,5	12,5 ≥ qd ≥ 3,5	qd < 3,5
Мелкий:    маловлажный и влажный    водонасыщенный	qd > 11 qd > 8,5	11 ≥ qd ≥ 3 8,5 ≥ qd ≥ 2	qd < 3 qd < 2
Пылеватый маловлажный и влажный	qd > 8,8	8,5 ≥ qd ≥ 2	qd < 2

ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ЧИСЛУ ПЛАСТИЧНОСТИ

Грунт	Число пластичности, %
Супесь	1 < Ip ≤ 7
Суглинок	7 < Ip ≤ 17
Глина	Ip > 17

ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЮ ТЕКУЧЕСТИ

Грунт	Показатель текучести
Супесь:	IL < 0
пластичная	0 ≤ IL ≤ 1
текучая	IL > 1
Суглинок и глина:
твердые	IL < 0
полутвердые	0 ≤ IL ≤ 0,25
тугопластичные	0,25 ≤ IL ≤ 0,5
мягкопластичные	0,5 ≤ IL ≤ 0,75
текучепластичные	0,75 ≤ IL ≤ 1
текучие	IL > 1

ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ИЛОВ ПО КОЭФФИЦИЕНТУ ПОРИСТОСТИ

Ил	Коэффициент пористости
Супесчаный	е ≥ 0,9
Суглинистый	е ≥ 1
Глинистый	е ≥ 1,5

ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ САПРОПЕЛЕЙ ПО ОТНОСИТЕЛЬНОМУ СОДЕРЖАНИЮ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА

Сапропель	Относительное содержание вещества
Минеральный	0,1 < Iот ≤ 0,3
Среднеминеральный	0,3 < Iот ≤ 0,5
Слабоминеральный	Iот > 0,5

НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ МОДУЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ Е ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ

Возраст и происхождение грунтов

Грунт

Показатель текучести

Значения Е, МПа, при коэффициенте пористости е

0,35

0,45

0,55

0,65

0,75

0,85

0,95

1,05

1,2

1,4

1,6

Четвертичные отложения: иллювиальные, делювиальные, озерно-аллювиальные

Супесь

0 ≤ IL ≤ 0,75

–

32

24

16

10

7

–

–

–

–

–

Суглинок

0 ≤ IL ≤ 0,25

–

34

27

22

17

14

11

–

–

–

–

0,25 < IL ≤ 0,5

–

32

25

19

14

11

8

–

–

–

–

0,5 < IL ≤ 0,75

–

–

–

17

12

8

6

5

–

–

–

Глина

0 ≤ IL ≤ 0,25

–

–

28

24

21

18

15

12

–

–

–

0,25 < IL ≤ 0,5

–

–

–

21

18

15

12

9

–

–

–

0,5 < IL ≤ 0,75

–

–

–

–

15

12

9

7

–

–

–

флювиогляциальные

Супесь

0 ≤ IL ≤ 0,75

–

33

24

17

11

7

–

–

–

–

–

Суглинок

0 ≤ IL ≤ 0,25

–

40

33

27

21

–

–

–

–

–

–

0,25<IL≤0,5

–

35

28

22

17

14

–

–

–

–

–

0,5 < IL ≤ 0,75

–

–

–

17

13

10

7

–

–

–

–

моренные

Супесь и суглинок

IL ≤ 0,5

75

55

45

–

–

–

–

–

–

–

–

Юрские отложения оксфордского яруса

Глина

− 0,25 ≤ IL ≤ 0

–

–

–

–

–

–

27

25

22

–

–

0 < IL ≤ 0,25

–

–

–

–

–

–

24

22

19

15

–

0,25 < IL ≤ 0,5

–

–

–

–

–

–

–

–

16

12

10

Определение модуля деформации в полевых условиях

Модуль деформации определяют испытанием грунта статической нагрузкой, передаваемой на штамп. Испытания проводят в шурфах жестким круглым штампом площадью 5000 см², а ниже уровня грунтовых вод и на больших глубинах — в скважинах штампом площадью 600 см².

Зависимость осадки штампа s от давления р

Схема испытания грунта прессиометром

1 — резиновая камера; 2 — скважина; 3 — шланг; 4 — баллон сжатого воздуха: 5 — измерительное устройство

Зависимость деформаций стенок скважины Δr от давления р

Для определения модуля деформации используют график зависимости осадки от давления, на котором выделяют линейный участок, проводят через него осредняющую прямую и вычисляют модуль деформации Е в соответствии с теорией линейно-деформируемой среды по формуле

E = (1 − ν²)ωdΔp / Δs

где v — коэффициент Пуассона (коэффициент поперечной деформации), равный 0,27 для крупнообломочных грунтов, 0,30 для песков и супесей, 0,35 для суглинков и 0,42 для глин; ω — безразмерный коэффициент, равный 0,79; dр — приращение давления на штамп; Δs — приращение осадки штампа, соответствующее Δр.

При испытании грунтов необходимо, чтобы толщина слоя однородного грунта под штампом была не менее двух диаметров штампа.

Модули деформации изотропных грунтов можно определять в скважинах с помощью прессиометра. В результате испытаний получают график зависимости приращения радиуса скважины от давления на ее стенки. Модуль деформации определяют на участке линейной зависимости деформации от давления между точкой р₁, соответствующей обжатию неровностей стенок скважины, и точкой р₂E = kr₀Δp / Δr

где k — коэффициент; r₀ — начальный радиус скважины; Δр — приращение давления; Δr — приращение радиуса, соответствующее Δр.

Коэффициент k определяется, как правило, путем сопоставления данных прессиометрии с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта штампом. Для сооружений II и III класса допускается принимать в зависимости от глубины испытания h следующие значения коэффициентов k в формуле: при h < 5 м k = 3; при 5 м ≤ h ≤ 10 м kh ≤ 20 м k = 1,5.

Для песчаных и пылевато-глинистых грунтов допускается определять модуль деформации на основе результатов статического и динамического зондирования грунтов. В качестве показателей зондирования принимают: при статическом зондировании — сопротивление грунта погружению конуса зонда q_c, а при динамическом зондирований — условное динамическое сопротивление грунта погружению конуса q_d. Для суглинков и глин E = 7q_c и E = 6q_d; для песчаных грунтов E = 3q_c, а значения Е по данным динамического зондирования приведены в таблице. Для сооружений I и II класса является обязательным сопоставление данных зондирования с результатами испытаний тех же грунтов штампами.

ЗНАЧЕНИЯ МОДУЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ Е ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ДАННЫМ ДИНАМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

Песок	Значения Е, МПа, при qd, МПа
	2	3,5	7	11	14	17,5
Крупный и средней крупности	20–16	26–21	39–34	49–44	53–50	60–55
Мелкий	13	19	29	35	40	45
Пылеватый (кроме водонасыщенных)	8	13	22	28	32	35

Для сооружений III класса допускается определять Е только по результатам зондирования.

Определение модуля деформации в лабораторных условиях

В лабораторных условиях применяют компрессионные приборы (одометры), в которых образец грунта сжимается без возможности бокового расширения. Модуль деформации вычисляют на выбранном интервале давлений Δр = p₂ − p₁ графика испытаний (рис. 1.4) по формуле

E_oed = (1 + e₀)β / a
где e₀ — начальный коэффициент пористости грунта; β — коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта в приборе и назначаемый в зависимости от коэффициента Пуассона v; а — коэффициент уплотнения;
a = (e₁ − e₂)/(p₂ − p₁)

СРЕДНИЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА vβ

Грунт	ν	β = 1 − 2ν2 / (1 − ν)
Песок и супесь	0,30	0,74
Суглинок	0,35	0,62
Глина	0,42	0,40

КОЭФФИЦИЕНТЫ m ДЛЯ АЛЛЮВИАЛЬНЫХ, ДЕЛЮВИАЛЬНЫХ, ОЗЕРНЫХ И ОЗЕРНО-АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ГРУНТОВ ПРИ ПОКАЗАТЕЛЕ ТЕКУЧЕСТИ I_L ≤ 0,75

Грунт	Значения m при коэффициенте пористости e
	0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
Супесь	4,0	4,0	3,5	3,0	2,0	–	–
Суглинок	5,0	5,0	4,5	4,0	3,0	2,5	2,0
Глина	–	–	6,0	6,0	5,5	5,0	4,5

НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ СЦЕПЛЕНИИ c, кПа, И УГЛОВ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ φ, град, ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ

 

Песок	Характеристика	Значения с и φ при коэффициенте пористости e
		0,45	0,55	0,65	0,75
Гравелистый и крупный	с φ	2 43	1 40	0 38	– –
Средней крупности	с φ	3 40	2 38	1 35	– –
Мелкий	с φ	6 38	4 36	2 32	0 28
Пылеватый	с φ	8 36	6 34	4 30	2 26

НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ СЦЕПЛЕНИЯ c, кПа, И УГЛОВ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ φ, град, ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

Грунт	Показатель текучести	Характеристика	Значения с и φ при коэффициенте пористости е
			0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
Супесь	0<IL≤0,25	с φ	21 30	17 29	15 27	13 24	– –	– –	– –
	0,25<IL≤0,75	с φ	19 28	15 26	13 24	11 21	9 18	– –	– –
Суглинок	0<IL≤0,25	с φ	47 26	37 25	31 24	25 23	22 22	19 20	– –
	0,25<IL≤0,5	с φ	39 24	34 23	28 22	23 21	18 19	15 17	– –
	0,5<IL≤0,75	с φ	– –	– –	25 19	20 18	16 16	14 14	12 12
Глина	0<IL≤0,25	с φ	– –	81 21	68 20	54 19	47 18	41 16	36 14
	0,25<IL≤0,5	с φ	– –	– –	57 18	50 17	43 16	37 14	32 11
	0,5<IL≤0,75	с φ	– –	– –	45 15	41 14	36 12	33 10	29 7

ЗНАЧЕНИЯ УГЛОВ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ φ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ДАННЫМ ДИНАМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

Песок	Значения φ, град, МПа при qd, МПа
	2	3,5	7	11	14	17,5
Крупный и средней крупности	30	33	33	38	40	41
Мелкий	28	30	33	35	37	38
Пылеватый	28	28	30	32	34	35

ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ГРУНТОВ

Грунт	k, м/сут
Галечниковый (чистый)	>200
Гравийный (чистый)	100–200
Крупнообломочный с песчаным заполнителем	100–150
Песок:    гравелистый    крупный    средней крупности    мелкий    пылеватый	50–100 25–75 10–25 2–10 0,1–2
Супесь	0,1–0,7
Суглинок	0,005–0,4
Глина	<0,005
Торф:    слаборазложившийся    среднеразложившийся    сильноразложившийся	1–4 0,15–1 0,01–0,15

ЗНАЧЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКОГО КРИТЕРИЯ

Число определений	v		Число определений	v		Число определений	v
6	2,07		13	2,56		20	2,78
7	2,18		14	2,60		25	2,88
8	2,27		15	2,64		30	2,96
9	2,35		16	2,67		35	3,02
10	2,41		17	2,70		40	3,07
11	2,47		18	2,73		45	3,12
12	2,52		19	2,75		50	3,16

ТАБЛИЦА 1.22. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА t_α ПРИ ОДНОСТОРОННЕЙ ДОВЕРИТЕЛЬНОЙ ВЕРОЯТНОСТИ α

Число определений n−1 или n−2	tα при α			Число определений n−1 или n−2	tα при α
	0,85	0,95			0,85	0,95
2	1,34	2,92		13	1,08	1,77
3	1,26	2,35		14	1,08	1,76
4	1,19	2,13		15	1,07	1,75
5	1,16	2,01		16	1,07	1,76
6	1,13	1,94		17	1,07	1,74
7	1,12	1,90		18	1,07	1,73
8	1,11	1,86		19	1,07	1,73
9	1,10	1,83		20	1,06	1,72
10	1,10	1,81		30	1,05	1,70
11	1,09	1,80		40	1,06	1,68
12	1,08	1,78		60	1,05	1,67

Физические свойства грунтов

Грунты характеризуются физическими и механическими свойствами.

Для строительных целей физические свойства грунтов могут быть количественно оценены несколькими показателями или характеристиками. Важнейшие характеристики свойств и их определения даны в табличной форме (табл. 3).

Таблица 3. Характеристики физических свойств грунтов.

№ п/п	Обозначение	Наименование	Размерность	Формула	Численное значение
1.	Vs	Удельный вес, отношение веса минеральных частиц gc к их объему Vc— определяется пикнометрическим методом по ГОСТ 5181	г/см3, т/м3	Vs = gc/Vc	2,5÷2,8
2.	V	Объемный вес, отношение веса грунта в естественном состоянии по влажности g к его объему V — определяется по ГОСТ 5182	г/см3, т/м3	V = g/V	1,4÷2,2
3.	W	Весовая (естественная) влажность, отношение веса воды gв к весу сухого грунта gcyx — определяется по ГОСТ 5179	ед.,%	W = gв/gcyx	Часто 15 — 30%, в илах до 250%
4.	Vск	Объемный вес скелета грунта, отношение веса скелета грунта ко всему объему грунта	г/см3, т/м3	Vск = gc/V = V/1+W	1,0÷2,0
5.	n	Пористость, отношение объема пор Vn к общему объему образца V	ед., %	n = Vn/V	Часто 15 — 30%, но не более 90%
6.	е	Коэффициент пористости, отношение объема пор к объему скелета	ед.	е = Vn/Vс	Часто 0,3÷0,6 и до 3,0
7.	V1	Объемный вес грунта во взвешенном состоянии (водонасыщенные пески, супеси, илы, слабые суглинки)	г/см3 т/м3	V1 = (Vs — 1)(1 — n)	Приближенно V1 = V — 1
8.	G	Степень (коэффициент) влажности, доля заполнения пор водой	доли ед.	G = WVs/еVW	G ≤ 1,0 VW Удельный вес воды
9.	WP Wl	Пределы пластичности глинистых грунтов: раскатывания (нижний) по ГОСТ 5184 и текучести (верхний) по ГОСТ 5184	доли ед.
10.	Ip	Число пластичности, разность между пределами текучести и раскатывания	ед.	IP = WL-Wp	Часто 0,01÷0,20
11.	IL	Показатель консистенции, состояние по влажности глинистых грунтов	ед.	IL = W-Wp/IP	0>1
12.	k	Коэффициент фильтрации, скорость фильтрации V при напорном градиенте i = 1	м/сек, м/сут	k = V/i	В песках, часто 2÷50

Глинистые грунты способны изменять форму под действием внешних сил при определенной влажности без растрескивания поверхности образца и сохранять измененную форму с прекращением действия сил.

Глинистые грунты в зависимости от консистенции могут быть в трех состояниях: твердом, пластичном и текучем (рис. 15).

Рис. 15. Состояние глинистых грунтов: а — три состояния по влажности; б — зависимость состояния грунта от содержания глинистых частиц.

Пластичное состояние определяется двумя условными границами влажности: нижней границей пластичности, пределом пластичности (раскатывания) W_p и верхней границей пластичности, пределом текучести W_L.

По СНиП глинистые грунты классифицируют по числу пластичности на супеси, суглинки и глины (табл. 4) и по консистенции (табл. 5). Песчаные грунты подразделяют также по коэффициенту пористости е (табл. 6).

Таблица 4. Классификация грунтов по числу пластичности и по косвенным показателям.

Наименование грунтов	Число пластичности (по СНиП)	Диаметр жгута, мм	Содержание глинистых частиц, %
Песок	1Р< 1	Не раскатывается	<3
Супесь	1 ≤ 1Р ≤ 7	>3	3÷10
Суглинок	7<1Р≤ 17	1-3	>10—30
Глина	1Р>17	<1	>30

Таблица 5. Наименование глинистых грунтов по консистенции.

Наименование грунтов	Показатель консистенции /
Супеси
твердые	IL<0
пластичные	0 ≤IL≤1
текучие	IL
Суглинки и глины
твердые	IL<0
полутвердые	0 ≤ IL ≤ 0,25
тугопластичные	0,25 <IL ≤ 0,5.
мягкопластичные	0,5<IL ≤0,75
текучепластичные	0,75 <1L≤1
текучие	IL>1

Таблица 6. Наименование песчаных грунтов по плотности.

Наименование видов песчаных грунтов	Плотность сложения песчаных грунтов
	плотные	средней плотности	рыхлые
Пески гравелистые, крупные и средней крупности	е < 0,55	0,55 ≤ е ≤ 0,70	е>0,70
Пески мелкие	е< 0,60	0,60 ≤ е ≤ 0,75	е>0,75
Пески пылеватые	е<0,60	0,60 ≤ е ≤ 0,80	e>0,80

Примечание. Плотность песчаных грунтов рекомендуется определять по образцам, отобранным без нарушения природного сложения грунта или при помощи зондирования.

В последнее время относительную плотность песчаных грунтов определяют статическим и динамическим зондированием. Кроме того, песчаные грунты называют по степени влажности:

маловлажными G≤0,5;

влажными 0,5<G≤0,8;

насыщенными водой G>0,8.

Таблица 7. Наименование грунтов по степени заторфованности q

Наименование грунтов	Степень заторфованности
Грунты с растительными остатками
Песчаные с растительными остатками	0,03< q ≤0,1
Глинистые с растительными остатками	0,05< q ≤ 0,1
Заторфованные грунты
Слабозаторфованные	0,10<q≤ 0,25
Среднезаторфованные	0,25 <q≤ 0,40
Сильнозаторфованные	0,40 < q ≤ 0,60
Торфы	q > 0,60

Песчаные грунты следует классифицировать также по коэффициенту неоднородности. Полное наименование песчаного грунта включает все характеристики, например: песок средней крупности, рыхлый, насыщенный водой, неоднородный. Глинистый грунт классифицируют только по 1_Р и 1_L, например, суглинок текучепластичный.

В необходимых случаях для глинистых грунтов выделяют характерные их разновидности: просадочные и набухающие, по показателям, указанным в СНиП.

Грунты подразделяются также в зависимости от относительного содержания растительных остатков (степени заторфованности), которые определяются как отношение их веса в образце сухого грунта к весу минеральной части образца (табл. 7).

Насыпные грунты подразделяются по способу укладки — на отсыпанные насухо и намытые; по однородности состава и сложения — на насыпи и подсыпки, отвалы грунтов и отходов производства, свалки бытовых отходов; по основной части насыпных массивов — на грунтовые, отходы производства, бытовые отходы; по уплотнению — слежавшиеся и неслежавшиеся.

Уплотненные и закрепленные грунты характеризуются их природным состоянием, методами упрочнения и показателями свойств после их упрочнения.

Нормативные и расчетные характеристики грунтов

Из большого количества характеристик грунта, наибольшую ценность для инженеров, которые проектируют дома, представляют нормативное значение удельного сцепления с^н, угла внутреннего трения φ^н и модуля общей деформации Е.

По результатам выбора нормативных значений, корректируются расчетные значения характеристик, которые применяют при расчете глубины заложения фундаментов.

Нормативные значения характеристик

Для определения нормативных значений существуют формулы, учитывающее огромное количество параметров. Выполнять каждый раз при одинаковых условиях такой расчет не всегда целесообразно, поэтому были разработаны сведенные таблицы параметров, которые вы можете увидеть ниже.

Нормативные значения удельного сцепления с^н, угла внутреннего трения φ^н и модуля общей деформации Е песчаных грунтов четвертичных отложений

Песчаные грунты	Обозначение характеристик грунтов	Характеристики грунтов при коэффициенте пористости е, равном
		0,45	0,55	0,65	0,75
Гравелистые и крупные	cн, МПа φн, град Е, МПа	0,002 43 50	0,001 40 40	— 38 30	— — —
Средней крупности	cн, МПа φн, град Е, МПа	0,003 40 50	0,002 38 40	0,001 35 30	— — —
Мелкие	cн, МПа φн, град Е, МПа	0,006 38 48	0,004 36 38	0,002 32 28	— 28 18
Пылеватые	cн, МПа φн, град Е, МПа	0,008 36 39	0,006 34 28	0,004 30 18	0,002 20 11

Нормативные значения удельного сцепления с^н, угла внутреннего трения φ^н четвертичных пылевато-глинистых грунтов

Наимование грунтов и пределы нормативных значений их показателя текучести		Обозна- чение характе- ристик грунтов	Характеристики грунтов при коэффициенте пористости е, равном
			0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
Супеси	0≤ JL≤0,25	cн, МПа φн, град	0,021 30	0,017 29	0,015 27	0,013 24	— —	— —	— —
	0,25< JL≤0,75	cн, МПа φн, град	0,019 28	0,015 26	0,013 24	0,011 21	0,09 18	— —	— —
Суглинки	0< JL≤0,25	cн, МПа φн, град	0,047 26	0,037 25	0,031 24	0,025 23	0,022 22	0,019 20	— —
	0,25< JL≤0,5	cн, МПа φн, град	0,039 24	0,034 23	0,028 22	0,023 21	0,018 19	0,015 17	— —
	0,5< JL≤0,75	cн, МПа φн, град	— —	— —	0,025 19	0,020 18	0,016 16	0,014 14	0,012 12
Глины	0< JL≤0,25	cн, МПа φн, град	— —	0,081 21	0,068 20	0,054 19	0,047 18	0,041 16	0,036 14
	0,25< JL≤0,5	cн МПа φн, град	— —	— —	0,057 18	0,050 17	0,043 16	0,037 14	0,032 11
	0,50< JL≤0,75	cн, МПа φн, град	— —	— —	0,045 15	0,041 14	0,036 12	0,033 10	0,029 7

Важно понимать, что данные приведенные в таблице, используют только для предварительного анализа и расчета оснований. Для того, чтобы сделать полноценный окончательный расчет, необходимо определить расчетные значения этих характеристик.

Расчетные значения характеристик

Для того, чтобы определить расчетные значения характеристик грунтов Х, применяют формулу:

где Х^н – нормативное значение характеристики, для которой выполняется преобразование, γ_g – коэффициент надежности по грунту, который меняется в зависимости от назначения расчета и типа грунта:

• расчет оснований по деформациям – 1;
• по несущей способности, для удельного сцепления – 1,5;
• угла внутреннего трения песчаных грунтов – 1,1;
• угла внутреннего трения пылевато-глинистых грунтов – 1,15

© Статья является собственностью recenz.com.ua. Использование материала разрешается только с установлением активной обратной ссылки

 

Добавить комментарий

Плотность грунта — таблица естественной плотности

Алевролиты
Слабые, низкой прочности	1500
Крепкие, малопрочные	2200
Аргилиты
Крепкие, плитчатые, малопрочные	2000
Массивные, средней прочности	2200
Вечномерзлые и мерзлые сезонно-протающие грунты
Растительный слой, торф, заторфованные грунты	1150
Пески, супеси, суглинки и глины без примесей	1750
Пески, супеси, суглинки и глины с примесью гравия, гальки, дресвы, щебня в количестве до 20% и валунов до 10%	1950
Пески, супеси, суглинки и глины с примесью гравия, гальки, дресвы, щебня в количестве более 20% и валунов более 10%, а также гравийно-галечные и щебенисто-дресвяные грунты	2100
Глина
Мягко- и тугопластичная с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10%	1750
Мягко- и тугопластичная без примесей	1800
Мягко- и тугопластичная с примесью более 10%	1900
Мягкая карбонная	1950
Твердая карбонная, тяжелая ломовая сланцевая	1950…2150
Гравийно-галечные грунты (кроме моренных)
Грунт при размере частиц до 80 мм	1750
Цементированная смесь гальки, гравия, мелкозернистого песка и лёссовидной супеси	1900…2200
Грунт при размере частиц более 80 мм	1950
Грунт при размере частиц более 80 мм, с содержанием валунов до 10%	1950
Грунт при размере частиц более 80 мм, с содержанием валунов до 30%	2000
Грунт при размере частиц более 80 мм, с содержанием валунов до 70%	2300
Грунт при размере частиц более 80 мм, с содержанием валунов более 70%	2600
Грунты ледникового происхождения (моренные)
Пески, супеси и суглинки при коэффициенте пористости или показателе консистенции более 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 10%	1600
Пески, супеси и суглинки при коэффициенте пористости или показателе консистенции до 0,5, а также глины при показателе консистенции более 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 10%	1800
Глины при показателе консистенции до 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 10%	1850
Пески, супеси, суглинки и глины при коэффициенте пористости или показателе консистенции более 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 35%	1800
То же, до 65%	1900
То же, более 65%	1950
Пески, супеси, суглинки и глины при коэффициенте пористости или показателе консистенции до 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 35 %	2000
То же, до 65%	2100
То же, более 65%	2300
Валунный грунт (содержание частиц крупнее 200 мм более 50%) при любых показателей пористости и консистенции	2500
Грунт растительного слоя
Без корней кустарника и деревьев	1200
С корнями кустарника и деревьев	1200
С примесью щебня, гравия или строительного мусора	1400
Диабазы
Сильно выветрившиеся, малопрочные	2600
Слабо выветрившиеся, прочные	2700
Незатронутые выветриванием, крепкие, очень прочные	2800
Незатронутые выветриванием, особо крепкие, очень прочные	2900
Доломиты
Мягкие, пористые, выветрившиеся, средней прочности	2700
Плотные, прочные	2800
Крепкие, очень прочные	2900
Змеевик (серпентин)
Выветрившийся малопрочный	2400
Средней крепости и прочности	2500
Крепкий, прочный	2600
Известняки
Мягкие, пористые, выветрившиеся, малопрочные	1200
Мергелистые слабые, средней прочности	2300
Мергелистые плотные, прочные	2700
Крепкие, доломитизированные, прочные	2900
Плотные окварцованные, очень прочные	3100
Кварциты
Сланцевые, сильно выветрившиеся, средней прочности	2500
Сланцевые, средне выветрившиеся, прочные	2600
Слабо выветрившиеся, очень прочные	2700
Не выветрившиеся, очень прочные	2800
Не выветрившиеся, мелкозернистые, очень прочные	3000
Конгломераты и брекчии
Слабосцементированные, а также из осадочных пород на глинистом цементе, малопрочные	1900…2100
Из осадочных пород на известковом цементе, средней прочности	2300
Из осадочных пород на кремнистом цементе, прочные	2600
С галькой из изверженных пород на известковом и кремнистом цементе, очень прочные	2900
Коренные глубинные породы (граниты, гнейсы, диориты, сиениты, габбро и др.)
Крупнозернистые, выветрившиеся и дресвяные, малопрочные	2500
Среднезернистые, выветрившиеся, средней прочности	2600
Мелкозернистые, выветрившиеся, прочные	2700
Крупнозернистые, не затронутые выветриванием, прочные	2800
Среднезернистые, не затронутые выветриванием, очень прочные	2900
Мелкозернистые, не затронутые выветриванием, очень прочные	3100
Микрозернистые, порфировые, не затронутые выветриванием, очень прочные	3300
Коренные излившиеся породы (андезиты, базальты, порфириты, трахтиты и др.)
Сильно выветрившиеся, средней прочности	2600
Слабо выветрившиеся, прочные	2700
Со следами выветривания, очень прочные	2800
Без следов выветривания, очень прочные	3100
Не затронутые выветриванием, микроструктурные, очень прочные	3300
Лёсс
Мягкопластичный	1600
Тугопластичный с примесью гравия или гальки	1800
Твердый	1800
Мел
Мягкий, низкой прочности	1550
Плотный, малопрочный	1800
Мергель
Мягкий, рыхлый, низкой прочности	1900
Средний, малопрочный	2300
Плотный средней прочности	2500
Мусор строительный
Рыхлый и слежавшийся	1800
Сцементированный	1900
Песок
Без примесей	1600
Барханный и дюнный	1600
С примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10%	1600
То же, с примесью более 10%	1700
Песчаник
Выветрившийся, малопрочный	2200
На глинистом цементе средней прочности	2300
На известковом цементе, прочный	2500
Плотный, на известковом или железистом цементе, прочный	2600
Кремнистый, очень прочный	2700
На кварцевом цементе, очень прочный	2700
Ракушечники
Слабо цементированные, низкой прочности	1200
Сцементированные, малопрочные	1800
Сланцы
Выветрившиеся, низкой прочности	2000
Окварцованные, прочные	2300
Песчаные, прочные	2500
Кремнистые, очень прочные	2600
Окремнелые, очень прочные	2600
Слабо выветрившиеся и глинистые	2600
Средней прочности	2800
Солончаки и солонцы
Мягкие, пластичные	1600
Твердые	1800
Суглинки
Легкие и лёссовидные, мягкопластичные без примесей	1700
То же, с примесью гальки, щебня, гравия или строительного мусора до 10% и тугопластичные без примесей	1700
Легкие и лёссовидные, мягкопластичные с примесью гальки, щебня, гравия, или строительного мусора более 10%, тугопластичные с примесью до 10%, а также тяжелые, полутвердые и твердые без примесей и с примесью до 10%	1750
Тяжелые, полутвердые и твердые с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора более 10%	1950
Супеси
Легкие, пластичные без примесей	1650
Твердые без примесей, а также пластичные и твердые с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10%	1650
То же, с примесью до 30%	1800
То же, с примесью более 30%	1850
Торф
Без древесных корней	800…1000
С древесными корнями толщиной до 30 мм	850…1050
То же, более 30 мм	900…1200
Трепел
Слабый, низкой прочности	1500
Плотный, малопрочный	1770
Чернозёмы и каштановые грунты
Твердые	1200
Мягкие, пластичные	1300
То же, с корнями кустарника и деревьев	1300
Щебень
При размере частиц до 40 мм	1750
При размере частиц до 150 мм	1950
Шлаки
Котельные, рыхлые	700
Котельные, слежавшиеся	700
Металлургические невыветрившиеся	1500
Прочие грунты
Пемза	1100
Туф	1100
Дресвяной грунт	1800
Опока	1900
Дресва в коренном залегании (элювий)	2000
Гипс	2200
Бокситы плотные, средней прочности	2600
Мрамор прочный	2700
Ангидриты	2900
Кремень очень прочный	3300