Свойства и характеристики грунта в России

Всякий грунт состоит из отдельных частиц, и чем меньше между собой связаны эти элементы, тем легче разрабатывается грунт.

Приближенно можно разделить все грунты на следующие 5 групп по степени их связанности:

Характеристика важнейших грунтов

I. Рыхлые, сыпучие грунты

— получились от разрушения ветром и водой скалистых грунтов.

К сыпучим грунтам относятся:

— Песок. Частицы песка не связаны между собой. Чистый, сухой песок растекается, если его сыпать кучей.

Пески в зависимости от своего происхождения бывают горные, овражные, речные или морские. Горные и овражные пески состоят из отдельных неровных песчинок с острыми краями. Речной и морской пески имеют округленные гладкие песчинки.

По крупности отдельных зерен различают:

— мелкий песок – преобладают зерна величиной до 0,5 мм;

— средний песок – преобладают зерна от 0,5 до 1 мм;

— крупный песок – преобладают зерна от 1 до 3 мм;

Гравий – это смесь окатанных камешков размерами в поперечнике от 3 до 40 мм, не связанных между собой.

Крупный гравий, состоящий из камешков от 40 до 120 мм в поперечнике, называется галькой.

К рыхлым и сыпучим грунтам относится также супесок, состоящий из песка с примесью глины в количестве 3-10 % от общего объема.

II. Растительные грунты

К растительным грунтам относятся все поверхностные грунты с наличием в них остатков сгнивших растений (перегноя), например чернозем и торф. Растительные грунты легко разрыхляются и размываются водой, легко впитывают в себя воду и при насыщении водой расплываются, обращаясь в грязь.

III. Плотные и вязкие грунты.

К плотным, вязким грунтам относятся глины и суглинки. Глина – это грунт, состоящий из очень мелких частиц, плотно связанных между собой.

Глина по степени плотности разделяется на тяжелую (плотную) и легкую глины.

Основное свойство глины состоит в том, что при насыщении водой она сильно разбухает и значительно увеличивается в объеме. Наряду с этим глина является почти водонепроницаемым грунтом, так как вода через глину почти не проходит.

При высыхании и под давлением глина сжимается (дает осадку). По мере уменьшения влажности в глине увеличивается сцепление частиц между собой, и она постепенно превращается в твердую массу, с трудом поддающуюся разработке инструментом.

Глины с примесью песка называются суглинками. Различаются легкие суглинки – грунт, содержащий 10-20% глины, и тяжелые суглинки, содержащие 20-30% глины.

IV. Твердые, скальные грунты

Грунты твердые, скальные могут быть различного характера. Обычно различают:

• мягкую и слоистую скалу, разрабатываемую киркой, ломом, клиньями;
• твердую (плотную) скалу, разрабатываемую только с помощью взрывчатых веществ.

V. Разжиженные грунты

К разжиженным грунтам относится так называемый плывун. Плывун – это песчано-глинистый или пылевато-песчаный грунт, состоящий из очень мелких частиц и обычно сильно насыщенный водой. Плывун растекается и в откосе не держится.

Классификация грунтов

Принято разделять грунты по степени трудности их разработки на 7 категорий, указанных в таблице снизу:

Категория грунта	Наименование грунта	Вес 1 куб. м грунта в плотном теле	Способ разработки и инструмент	Степень трудности разработки грунта
I.	Пески	1500	Разрабатываются подборными лопатами и заступами	1.
	Супески	1600
	Растительный грунт	1200
	Чернозем	1100
	Торф без корней	600
II.	Легкие лессовидные суглинки	1600	Разрабатывается лопатами с незначительным киркованием	1.
	Гравий мелкий и средний до 15 мм	1700
	Плотный растительный грунт	1400
	Торф и растительный грунт с корнями	1100
	Песок и растительный грунт с щебнем	1500
	Насыпной слежавшийся грунт с щебнем	1750
	Супесок с примесью щебня	1900
III.	Жирная глина	1800	Разрабатываются заступами со сплошным киркованием	1,5
	Тяжелые суглинки	1750
	Гравий крупный и галька при величине зерен от 15 до 40 мм и щебень	1750
	Растительная земля или торф с корнями деревьев	1900
IV.	Тяжелая ломовая глина	1950	Разрабатывается заступом со сплошным применением кирок, лома или клина и молота	2,0
	Жирная глина и тяжелые суглинки с примесью щебня, гальки, строймусора и булыг весом до 10 кг	1950
	Крупная галька размером до 90 см чистая или с примесью булыг весом до 10 кг	1950
V.	Скальные грунты (мягкие)	2200	Разрабатываются частично вручную ударными инструментами и взрывами	2,6-10,2
VI.	Скальные грунты (плотные)	2800	Разрабатываются взрывами	15,0-24,0
VII.	Плывун	1300	Разрабатывается совковыми лопатами, ведрами и черпаками	—-

Степень трудности разработки показывает, что если в грунте I категории на разработку 1 куб. м грунта затрачивается время, равное единице, то в грунте, например, IV категории для разработки 1 куб. м грунта потребуется времени в 2 раза больше.

Зимой из-за промерзания грунтов трудность разработки большинства грунтов сильно возрастает. Происходит это оттого, что вода, находившаяся в грунте, при замерзании сильно связывает его частицы. Для работы зимой существует особая классификация грунтов, приводимая в таблице снизу.

Трудность разработки скальных грунтов от времени года не зависит, а плывун зимой обычно даже легче разрабатывать, чем летом.

Глубина промерзания зависит от ряда условий. Чем меньше снега, чем длиннее зима, чем больше мороз, тем глубже промерзает грунт.

Чем глубже промерзает грунт, тем труднее его разрабатывать.

I группа Грунты, требующие разрыхления применения кирки и частичного лома		II группа Грунты, требующие для их разрыхления обязательного применения лома и частично клина с молотом
Категория грунтов	При глубине промерзания в м	Категория грунтов	При глубине промерзания в м
I.	До 0,75	I.	Более 0,75
		II.	До 0,75
		III. (за исключением тяжелого суглинка и жирной чистой глины)	0,75
		IV. (плывун)	До 0,75

III группа Грунты, не поддающиеся разработке ломом и требующие применения клина с молотом или взрывных работ		IV группа Грунты, не поддающиеся или крайне трудно поддающиеся разработке клином с молотом и требующие применения взрывных работ
Категория грунтов	При глубине промерзания в м	Категория грунтов	При глубине промерзания в м
II	Более 0,75
III (за исключением суглинка и чистой жирной глины)	Более 0,75
IV (плывун)	Более 0,75	IV, а также тяжелый суглинок и чистая жирная глина	Независимо от глубины промерзания

Даем наибольшую величину промерзания грунтов для некоторых местностей России и Украины:

• Москва — 1,6 м
• Челябинск — 2,4 м
• Одесса — 0,8 м
• Киев — 1,0

Данные максимально приближены к реальным. Источником служат технические материалы техникумов утвержденных ГУУЗ.

Основные свойства грунтов

Основные свойства грунтов: объемный вес, способность грунта держать откос и разрыхляемость.

Объемным весом называется 1 кубический метро грунта в плотном теле и в состоянии естественной влажности, т.е. в том состоятнии, в каком грунт находится в земле. Объемный вес важнейших грунтов указан в первой таблице данной статьи.

Если взять сухой грунт и свободно насыпать его кучей на горизонтальную поверхность, то частицы его образуют некоторые откосы. В этом случае говорят, что грунт имеет естественный откос. Угол, под которым располагается такой откос по отношению к горизонтальной поверхности, называется углом естественного откоса и измеряется в градусах.

Величины этих углов зависят от степени влажности грунта. Чем прочнее связь между отдельными частицами грунта, тем более крутой откоса может держать грунт. Некоторые грунты могут держать вертикальный откос (скала, сухой суглинок и др.), другие же осыпаются, образуя пологий откос (песок, гравий, супесок).

В таблице снизу даны значения величины углов естественного откоса для различных грунтов:

Наименование грунтов	Угол естественного откоса в градусах
	Сухой грунт	Влажный грунт	Мокрый грунт
Гравий	40	40	35
Песок крупный	30	32	27
Песок средний	28	35	25
Песок мелкий	45	35	15
Суглинок	50	40	30
Растительная земля	40	35	25
Торф без корней	40	25	14

Грунт, вынутый из земли, разрыхляется, т.е. объем его увеличивается, потому что в разрыхленном грунте образуется больше пустот, чем было раньше, когда он находился в плотном состоянии (в плотном теле).

Различаю первоначальное и остаточное разрыхление грунта. Если грунт только что выброшен из выемки, он имеет первоначальное разрыхление.

С течением времени этот выброшенный грунт уплотняется, однако он никогда не достигает плотности, какая была у него до разработки. Небольшое увеличение его объема (коэффициент разрыхления) все же останется. Это разрыхление, остающееся после окончательного уплотнения грунта, называется остаточным разрыхлением.

И первоначальное и остаточное разрыхление измеряется в процентах увеличения объема грунта по отношению к объему его в плотном теле (до разработки).

В таблице снизу приведены значения процента первоначального и остаточного разрыхления для различных грунтов.

Первоначальное и остаточное разрыхление грунтов

Наименование грунтов	Процент первоначального разрыхления	Процент остаточного разрыхления
Пески	8-17	1-2,5
Торф, растительный грунт, чернозем	20-30	3-4
Рыхлый лесс, гравий	14-28	1-5
Глина, суглинок	24-30	4-7
Жирная ломовая глина, плотный лесс	26-32	6-9
Разборная скала	33-37	11-15
Скальный грунты	30-45	10-20

Например. Необходимо вычислить, насколько увеличился объем 100 куб. м глины при ее разрыхлении. По таблице находим, что процент первоначального увеличения объема будет от 24 до 30. Примем его в среднем равным 27%. Процент остаточного разрыхления равен примерно 4-7, или в среднем 6%. Тогда первоначальный объем выброшенной из котлована глины будет равен: 100+100*27/100 = 127 кубических метров Остаточный объем после окончательного уплотнения насыпанного грунта будет: 100+100*6/100= 106 кубических метров грунта.