Грунт

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

У этого термина существуют и другие значения, см. Грунт (значения).

Грунт (нем. grund — основа, почва) — горные породы (включая почвы), техногенные образования, залегающие преимущественно в пределах зоны выветривания, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.

Различают:

• скальные грунты — в виде монолитов или трещиноватыхо массивов;
• рыхлые (нескальные) грунты — глинистые, песчаные и крупнообломочные породы.

Грунты могут быть использованы в качестве оснований зданий и различных инженерных сооружений, материала для сооружений (дорог, насыпей, плотин), среды для размещения подземных сооружений (тоннелей, трубопроводов, хранилищ) и др.

Грунты изучаются в грунтоведении.

Содержание 1 Термины и определения[1] 2 Классификация грунтов[1] 3 Наименования и плотность грунтов и пород[1][3][4][5] 4 Ссылки 5 Примечания

[править] Термины и определения^[1]

Грунт скальный — грунт, состоящий из кристаллитов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа.

Грунт полускальный — грунт, состоящий из одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурный связи цементационного типа.

Условная граница между скальными и полускальными грунтами принимается по прочности на одноосное сжатие (Rc >= 5 МПа — скальные грунты, Rc < 5 МПа - полускальные грунты).

Грунт дисперсный - грунт, состоящий из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабосвязанных друг с другом; образуется в результате выветривания скальных грунтов с последующей транспортировкой продуктов выветривания водным или эоловым путем и их отложения.

Структура грунта - пространственная организация компонентов грунта, характеризующаяся совокупностью морфологических (размер, форма частиц, их количественное соотношение), геометрических (пространственная композиция структурных элементов) и энергетических признаков (тип структурных связей и общая энергия структуры) и определяющаяся составом, количественным соотношением и взаимодействием компонентов грунта.

Текстура грунта - пространственное расположение слагающих грунт элементов (слоистость, трещиноватость и др.).

Состав грунта вещественный - категория, характеризующая химико-минеральный состав твердых, жидких и газовых компонентов.

Органическое вещество - органические соединения, входящие в состав грунта в виде неразложившихся остатков растительных и животных организмов, и также продуктов их разложения и преобразования.

Грунт глинистый - связный минеральный грунт, обладающий числом пластичности Ip >= 1.

Песок — несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером меньше 2 мм составляет более 50 % (Ip = 0).

Грунт крупнообломочный — несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером крупнее 2 мм составляет более 50 %.

Ил — водонасыщенный современный осадок преимущественно морских акваторий, содержащий органическое вещество в виде растительных остатков и гумуса. Обычно верхние слои ила имеют коэффициент пористости е >= 0,9, текучую консистенцию IL > 1, содержание частиц меньше 0,01 мм составляет 30-50 % по массе.

Сапропель — пресноводный ил, образовавшийся на дне застойных водоемов из продуктов распада растительных и животных организмов и содержащий более 10 % (по массе) органического вещества в виде гумуса и растительных остатков. Сапропель имеет коэффициент пористости е > 3, как правило, текучую консистенцию IL > 1, высокую дисперсность — содержание частиц крупнее 0,25 мм обычно не превышает 5 % по массе.

Торф — органический грунт, образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50 % (по массе) и более органических веществ.

Грунт заторфованный — песок и глинистый грунт, содержащий в своем составе в сухой навеске от 10 до 50 % (по массе) торфа.

Почва — поверхностный плодородный слой дисперсного грунта, образованный под влиянием биогенного и атмосферного факторов.

Грунт набухающий — грунт, который при замачивании водой или другой жидкостью увеличивается в объеме и имеет относительную деформацию набухания (в условиях свободного набухания) εsw >= 0,04.

Грунт просадочный — грунт, который под действием внешней нагрузки и собственного веса или только от собственного веса при замачивании водой или другой жидкостью претерпевает вертикальную деформацию (просадку) и имеет относительную деформацию просадки εsl >= 0,01.

Грунт пучинистый — дисперсный грунт, который при переходе из талого в мерзлое состояние увеличивается в объеме вследствие образования кристаллов льда и имеет относительную деформацию морозного пучения εfh >= 0,01.

Степень засоленности — характеристика, определяющая количество воднорастворимых солей в грунте Dsal, %.

Степень морозной пучинистости — характеристика, отражающая способность грунта к морозному пучению, выражается относительной деформацией морозного пучения εfh, д. е., которая определяется по формуле

, (A.1)

где ho, f — высота образца мерзлого грунта, см;

ho — начальная высота образца талого грунта до замерзания, см.

Предел прочности грунта на одноосное сжатие Rc, МПа — отношение нагрузки, при которой происходит разрушение образца, к площади первоначального поперечного сечения.

Плотность скелета грунта — плотность сухого грунта ρd, г/см3, определяемая по формуле

, (A.2)

где ρ — плотность грунта, г/см3;

W — влажность грунта, д. е.

Коэффициент выветрелости Кwr, д.е. — отношение плотности выветрелого грунта к плотности монолитного грунта.

Коэффициент размягчаемости в воде Кsof, д.е. — отношение пределов прочности грунта на одноосное сжатие в водонасыщенном и в воздушно-сухом состоянии.

Степень растворимости в воде — характеристика, отражающая способность грунтов растворяться в воде и выражающаяся в количестве воднорастворимых солей, qsr, г/л.

Степень водопроницаемости — характеристика, отражающая способность грунтов пропускать через себя воду и количественно выражающаяся в коэффициенте фильтрации Кф, м/сут. Определяется по ГОСТ 25584.

Гранулометрический состав — количественное соотношение частиц различной крупности в дисперсных грунтах. Определяется по ГОСТ 12536.

Степень неоднородности гранулометрического состава Cu — показатель неоднородности гранулометрического состава. Определяется по формуле

, (А.3)

где d60, d10 — диаметры частиц, мм, меньше которых в грунте содержится соответственно 60 и 10 % (по массе) частиц.

Число пластичности Ip — разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести WL и на границе раскатывания Wp, WL и Wg определяют по ГОСТ 5180.

Показатель текучести IL — отношение разности влажностей, соответствующих двум состояниям грунта: естественному W и на границе раскатывания Wp, к числу пластичности Ip.

Относительная деформация набухания без нагрузки εsw, д.е. — отношение увеличения высоты образца грунта после свободного набухания в условиях невозможности бокового расширения к начальной высоте образца природной влажности. Определяется по ГОСТ 24143.

Относительная деформация просадочности εs, д.е. — отношение разности высот образцов, соответственно, природной влажности и после его полного водонасыщения при определенном давлении к высоте образца природной влажности. Определяется по ГОСТ 23161.

Коэффициент водонасыщения Sr, д.е. — степень заполнения объема пор водой. Определяется по формуле

, (A.4)

где W — природная влажность грунта, д.е.;
е — коэффициент пористости;
ρs — плотность частиц грунта, г/см3;
ρw — плотность воды, принимаемая равной 1 г/см3.

Коэффициент пористости е определяется по формуле

, (A.5)

где ρs — плотность частиц грунта, г/см3;

ρd — плотность сухого грунта, г/см3.

Степень плотности песков ID определяется по формуле

, (A.6)

где е — коэффициент пористости при естественном или искусственном сложении;

emax — коэффициент пористости в предельно-плотном сложении;

emin — коэффициент пористости в предельно-рыхлом сложении.

Коэффициент выветрелости крупнообломочных грунтов Кwr, д.е., определяется по формуле

, (А.7)

где К1 — отношение массы частиц размером менее 2 мм к массе частиц размером более 2 мм после испытания на истирание в полочном барабане;

К0 — то же, в природном состоянии.

Коэффициент истираемости крупнообломочных грунтов Кfr, д.е., определяется по формуле

, (A.8)

где q1 — масса частиц размером менее 2 мм после испытания крупнообломочных фракций грунта (частицы размером более 2 мм) на истирание в полочном барабане;

q0 — начальная масса пробы крупнообломочных фракций (до испытания на истирание).

Относительное содержание органического вещества Ir, д.е. — отношение массы сухих растительных остатков к массе абсолютно сухого грунта.

Степень разложения торфа Ddp, д.е. — характеристика, выражающаяся отношением массы бесструктурной (полностью разложившейся) части, включающей гуминовые кислоты и мелкие частицы негумицированных остатков растений, к общей массе торфа. Определяется по ГОСТ 10650.

Степень зольности торфа Dds, д.е. — характеристика, выражающаяся отношением массы минеральной части грунта ко всей его массе в абсолютно сухом состоянии. Определяется по ГОСТ 11306.

Грунт мерзлый — грунт, имеющий отрицательную или нулевую температуру, содержащий в своем составе видимые ледяные включения и (или) лед-цемент и характеризующийся криогенными структурными связями.

Грунт многолетнемерзлый (синоним — грунт вечномерзлый) — грунт, находящийся в мерзлом состоянии постоянно в течение трех и более лет.

Грунт сезонномерзлый — грунт, находящийся в мерзлом состоянии периодически в течение холодного сезона.

Грунт морозный — скальный грунт, имеющий отрицательную температуру и не содержащий в своем составе лед и незамерзшую воду.

Грунт сыпучемерзлый (синоним — «сухая мерзлота») — крупнообломочный и песчаный грунт, имеющий отрицательную температуру, но не сцементированный льдом и не обладающий силами сцепления.

Грунт охлажденный — засаленный крупнообломочный, песчаный и глинистый грунты, отрицательная температура которых выше температуры начала их замерзания.

Грунт мерзлый распученный — дисперсный грунт, который при оттаивании уменьшает свой объем.

Грунт твердомерзлый — дисперсный грунт, прочно сцементированный льдом, характеризуемый относительно хрупким разрушением и практически несжимаемый под внешней нагрузкой.

Грунт пластичномерзлый — дисперсный грунт, сцементированный льдом, но обладающий вязкими свойствами и сжимаемостью под внешней нагрузкой.

Температура начала замерзания (оттаивания) Т (Т) — температура, °С, при которой в порах грунта появляется (исчезает) лед.

Криогенные структурные связи грунта — кристаллизационные связи, возникающие во влажных дисперсных и трещиноватых скальных грунтах при отрицательной температуре в результате сцементирования льдом.

Криогенная текстура — совокупность признаков сложения мерзлого грунта, обусловленная ориентировкой, относительным расположением и распределением различных по форме и размерам ледяных включений и льда-цемента.

Лед (синоним — грунт ледяной) — природное образование, состоящее из кристаллов льда с возможными примесями обломочного материала и органического вещества не более 10 % (по объему), характеризующееся криогенными структурными связями.

Коэффициент сжимаемости мерзлого грунта δf — относительная деформация мерзлого грунта под нагрузкой.

Степень заполнения объема пор мерзлого грунта льдом и незамерзшей водой Sr, д.е., определяется но формуле

, (A.9)

где Wic — влажность мерзлого грунта за счет перового льда, цементирующего минеральные частицы (лед-цемент), д.е.;

Ww — влажность мерзлого грунта за счет содержащейся в нем при данной отрицательной температуре незамерзшей воды, д.е.;

ρs — плотность частиц грунта, г/см3;

еf — коэффициент пористости мерзлого грунта;

ρw — плотность воды, принимаемая равной 1 г/см3.

Суммарная льдистость мерзлого грунта itot, д.е. — отношение содержащегося в нем объема льда к объему мерзлого грунта. Определяется по формуле

itot = ii + ic = ρf (Wtot — Ww) / ρi (1 + Wtot), (A.10)

Льдистость грунта за счет видимых ледяных включений ii, д.е. — отношение содержащегося в нем объема видимых ледяных включений к объему мерзлого грунта. Определяется по формуле

ii = ρs (Wtot — Wm) / (ρi + ρs (Wtot + 0,1Ww)), (A.11)

где iic — льдистость грунта за счет льда-цемента (порового льда), д.е.;

Wtot — суммарная влажность мерзлого грунта, д.е.;

ρi — плотность льда, принимаемая равной 0,9 г/см3;

ρf — плотность мерзлого грунта, г/см3;

Wm — влажность мерзлого грунта, расположенного между ледяными включениями, д.е.

Техногенные грунты — естественные грунты, измененные и перемещенные в результате производственной и хозяйственной деятельности человека, и антропогенные образования.

Антропогенные образования — твердые отходы производственной и хозяйственной деятельности человека, в результате которой произошло коренное изменение состава, структуры и текстуры природного минерального или органического сырья.

Природные перемещенные образования — природные грунты, перемещенные с мест их естественного залегания, подвергнутые частично производственной переработке в процессе их перемещения.

Природные образования, измененные в условиях естественного залегания — природные грунты, для которых средние значения показателей химического состава изменены не менее чем на 15 %.

Грунты, измененные физическим воздействием, — природные грунты, в которых техногенное воздействие (уплотнение, замораживание, тепловое воздействие и т. д.) изменяет строение и фазовый состав.

Грунты, измененные химико-физическим воздействием, — природные грунты, в которых техногенное воздействие изменяет их вещественный состав, структуру и текстуру.

Насыпные грунты — техногенные грунты, перемещение и укладка которых осуществляются с использованием транспортных средств, взрыва.

Намывные грунты — техногенные грунты, перемещение и укладка которых осуществляются с помощью средств гидромеханизации.

Бытовые отходы — твердые отходы, образованные в результате бытовой деятельности человека.

Промышленные отходы — твердые отходы производства, полученные в результате химических и термических преобразований материалов природного происхождения.

Шлаки — продукты химических и термических преобразований горных пород, образующиеся при сжигании.

Шламы — высокодисперсные материалы, образующиеся в горнообогатительном, химическом и некоторых других видах производства.

Золы — продукт сжигания твердого топлива.

Золошлаки — продукты комплексного термического преобразования горных пород и сжигания твердого топлива.

[править] Классификация грунтов^[1]

Основная статья: Классификация грунтов

Классификация грунтов включает следующие таксономические единицы, выделяемые по группам признаков:

• класс — по общему характеру структурных связей;
  • группа — по характеру структурных связей (с учетом их прочности);
    • подгруппа — по происхождению и условиям образования;
      • тип — по вещественному составу;
        • вид — по наименованию грунтов (с учетом размеров частиц и показателей свойств);
          • разновидности — по количественным показателям вещественного состава, свойств и структуры грунтов.

КЛАССЫ:

• подразделяемые на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности.
  • Класс природных скальных грунтов — грунты с жесткими структурными связями (кристаллизационными и цементационными)
  • Класс природных дисперсных грунтов — грунты с водноколлоидными и механическими структурными связями.
  • Класс природных мерзлых грунтов^[2] — грунты с криогенными структурными связями.
  • Класс техногенных (скальных, дисперсных и мерзлых) грунтов — грунты с различными структурными связями, образованными в результате деятельности человека.
• и другие классы частных классификаций по вещественному составу, свойствам и структуре скальных, дисперсных и мерзлых грунтов.

[править] Наименования и плотность грунтов и пород^[1][3][4][5]

Наименование и характеристика грунтов	Средняя плотность в естественном залегании, т/м3
Алевролиты:
слабый крепкий	1,5 2,2
Андезиты, средней прочности	2,4
Ангидриты	2,9
Аргиллиты
крепкий плитчатый массивный	2 2,2
Бокситы
малопрочные прочные / плотные	2 2,6
Гравийно-галечные грунты с размером частиц, мм:
до 80 св.80 св.80 с содержанием валунов до 30 % по объему св.80 с содержанием валунов до 70 % по объему	1,75 1,95 1,9-2,2 2,3
Гипс, малопрочный	2,2
Глина:
бентонитовая мягкопластичная и тугопластичная жирная мягкая, без примесей, а также с примесью щебня, гальки, гравия до 10 % по объему жирная мягкая с примесью св. 10 % по объему карбонная мягкая бейделитовая; полутвердая и твердая; полутвердая и твердая с валунами массой до 50 кг тяжелая ломовая, сланцевая, твердая, карбонная или кембрийская	1,3 1,8 1,75-1,8 1,9 2 1,95-2,12
Грунты ледникового происхождения:
песок, супесь и суглинок моренные с примесями гравия, гальки и валунов до 10 % по объему песок и супесь моренные с примесью гравия, гальки и валунов св. 10 % по объему суглинок моренный с примесью гравия, гальки и валунов св. 10 % по объему, а также шина ленточная моренная с тонкими прослойками мелкозернистого песка суглинок тяжелый и глина моренная с примесью гравия, гальки и валунов	1,75-2,5 1,75-2,5 1,75-2,5 1,75-2,5
Грунт растительный:
без корней и примесей с корнями кустарника и деревьев, с примесью щебня, гравия или строительного мусора	1,2 1,2-1,4
Доломит
мягкий, пористый выветрившийся плотный	2,7 2,8-2,85
Дресвяный грунт, дресва изверженных пород, скарнов и мартитовых руд, малопрочные	1,8
Дресва в коренном залегании (элювий)	2
Змеевик (серпентин):
низкой прочности сетчатые слаборазрушенные, малопрочные выветрившийся средней крепости крепкий, окварцованный	1,75 1,8 2,4 2,5 2,6
Известняк:
ракушечник, слабосцементированный, мягкий, пористый выветрившийся то же, кристаллический разрушенный и валунистый, средней прочности мергелистый слабый мергелистый плотный, мраморизованный крепкий доломитизированный и окварцованный, очень прочный	1,2 2 2,3 2,7 3
Кварцит сланцевый выветрившийся	2,5
Конгломераты и брекчии:
слабосцементированные, а также из осадочных пород на глинистом цементе из осадочных пород на глинистом и известковом цементе из осадочных пород на кремнистом цементе с галькой из изверженных пород на известковом и кремнистом цементе, прочные	1,9-2,1 2,2-2,3 2,6 2,9
Коренные, глубинные породы (граниты, гнейсы, диориты, сиениты, порфириты, габбро и др.):
крупнозернистые выветрившиеся и дресвяные среднезернистые выветрившиеся мелкозернистые выветрившиеся	2,5 2,6 2,7
Коренные излившиеся породы (андезиты, базальты, трахиты и др.) сильновыветрившиеся	2,6
Лёсс:
мягкий без примесей мягкий с примесью гальки или гравия твердый	1,6 1,8 1,8
Мел:
мягкий плотный	1,55-1,75 1,8-2,4
Мергель:
мягкий, рыхлый средний плотный	1,9 2,3 2,5
Мрамор	2,7
Опока	1,9
Пемза	1,1
Песок:
без примесей с примесью щебня, гравия, гальки или строит. мусора до 10 % по объему с примесью по объему до 30 % с примесью св. 30 % по объему барханный и дюнный глауконитовый, кварцевополевошпатный и др. кварцево-глауконитовый с желваками фосфорита	1,5 1,6 1,7 1,7 1,6 1,8 2
Песчаник:
опоковидный малопрочный выветрелый, трещиноватый и на глинистом цементе, средней прочности на глинистом цементе на известковом цементе крепкий на известковом кварцевом некремнистом цементе, прочный	1,9 2,2 2,3 2,5 2,6
Ракушечник:
слабосцементированный сцементированный	1,2 1,8
Сланцы:
горючие без примесей, малопрочные горючие с примесью породы (при валовой выемке), малопрочные выветрившиеся сильно ожелезненные и окремненные средней прочности глинистые средней крепости и слабовыветрившиеся скварцованные, слюдяные крепкие рогообманковые, хлоритовые и талькохлоритовые, прочные	1,65 1,75 2 2,1 2,6 2,3 2,7-2,8
Солончак и солонец:
мягкие твердые	1,6 1,8
Суглинок:
легкий и лессовидный без примесей, а также с примесью щебня, гравия, гальки или строит. мусора до 10 % по объему легкий с примесью св. 10 % по объему тяжелый без примесей, а также с примесью щебня, гравия, гальки или строит. мусора до 10 % по объему тяжелый с примесью св. 10 % по объему и с валунами массой до 50 кг	1,6-1,7 1,75 1,75 1,95
Супесь:
пластичная, без примесей с примесью щебня, гравия, гальки или строит. мусора до 10 % по объему с примесью до 30 % по объему с примесью св. 30 % по объему	1,6 1,65 1,8 1,85
Торф:
без древесных корней с древесными корнями с корнями диаметром более 30 мм	0,8-1 0,85-1,2 1,4
Трепел:
слабый плотный	1,55 1,77-1,8
Туф малопрочный	1,1
Туфогенные породы, средней прочности	2,6
Чернозем и каштановый грунт:
мягкий без древесных корней мягкий с древесными корнями твердый	1,3 1,3 1,2
Шлак:
котельный рыхлый котельный слежавшийся металлургический выветрившийся то же, невыветрившийся	0,7 - - -
Щебень размером, мм:
до 40 св.40 до 150	1,75 1,95
Габбро, габбродиабазы и габродиориты, диориты, грандиориты, граниты, сиениты:
крупнозернистые, среднезернистые и мелкозернистые выветрелые, средней прочности крупнозернистые и среднезернистые, не затронутые выветриванием, прочные мелкозернистые и микрозернистые, не затронутые выветриванием, очень прочные	2,6 2,8 3,2
Джеспилиты, очень прочные	3,5
Диабазы:
выветрелые, малопрочные крупнозернистые и среднезернистые, не затронутые выветриванием, прочные	2,6 2,8
Дуниты разрушенные, малопрочные	2,1
Железняки:
бурые мягкие то же, плотные магнитные с прослойками скары	1,7 2 4
Кварциты:
сланцевые выветрелые, средней прочности сланцевые и без сланцеватости, прочные мелкозернистые, очень прочные магнетитовые и магнетито-мартитовые мелкозернистые крепкие, очень прочные	2,5 2,7 3 3,4
Кератофиры, средней прочности	2,6
Кремень, очень прочный	3,3
Магнезит кристаллический плотный	3
Монцениты окварцованные, прочные	2,1
Морена мягкопластичная и тугопластичная с примесью валунов	2
Нонтрониты и нонтронитизированные породы и руды	1,7
Перидотиты разрушенные, малопрочные	2,1
Пироксениты, очень прочные	3
Порфириты, средней прочности	2,6
Продукты разрушения ультраосновных пород, в том числе слабый сиалит, малопрочные	1,9
Роговики железистые плотные, очень прочные	2,9
Серпентиниты:
выщелоченные, малопрочные окварцованные, средней прочности дунитовые, очень прочные	2,1 2,6 3,2
Скарны магнетитовые крепкие, средней прочности	2,5
Руды:
ашаритовые плотные баритовые брекчиевидные гидрогематитовые колчеданные брекчиевидные с содержанием пирита до 35 % то же, до 80 % то же, до 95 %	1,7 2,5 2,8 3,2 4,2 4,6
марганцево-песчанистые окисные марганцевые окисные марганцевые карбонатные слабые то же, плотные монолитные магнетито-гематитовые мелкозернистые магнетитовые бедные	1,6 2 2,3 2,7 2,8
охристые валунистые мартитовые мартитовые рыхлые с пропластками крепких пород с содержанием железа до 50 % (бедные) то же, с содержанием железа более 50 % медные (порфировые, молибденовые и песчанистые) медно-никелевые	1,9 2,8 2,8 3,5 2,7 3
свинцово-цинковые свинцово-цинковые баритовые сидерито-мартитовые плотные сфеновые хромитовые рыхлые хромитовые мелкозернистые	2,9 3,6 3,5 3,1 2,1 4
Угли:
бурые и слабые каменные каменные средней крепости каменные крепкие и антрациты каменные с прослойками углистых сланцев, глин и «плиты»	1,3 1,5 1,75 2
Уртиты, очень прочные	3
Фосфоритная плита, средней прочности	2,35

[править] Ссылки

• Разработка грунта при строительстве дома
• Строительство автодорог с применением технологии стабилизации грунта

[править] Примечания

Это незавершённая статья по геологии. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её.