Характеристика глинистых грунтов кратко

Обновлено: 05.07.2024

Свойства глинистых грунтов существенно изменяются в зависимости от их влажности. Сильно увлажненный глинистый грунт обладает способностью растекаться, при подсушивании он переходит в пластичное состояние, а при дальнейшем уменьшении влажности — в твердое.

По консистенции различают три состояния глинистого грунта: твердое, пластичное и текучее (рис. 2.2). Границами между этими состояниями являются характерные значения влажности, называемые границей раскатывания (нижний предел пластичности) w_p и границей текучести (верхний предел пластичности) w_L.

Рис. 2.2. Классификация глинистых грунтов

а – по числу пластичности; б – по состоянию (консистенции)

Для практического определения влажности, соответствующей нижнему пределу пластичности, грунтовое тесто увлажняют (или подсушивают) до такого состояния, чтобы при раскатывании его в шнур толщиной порядка 3 мм он начал распадаться на отдельные кусочки. Верхний предел пластичности соответствует такому состоянию влажности грунтового теста, когда стандартный конус погружается в него на глубину 10 мм. Несмотря на то что способы определения этих границ и сами границы весьма условны, точность определения величин w_p и w_L вполне удовлетворительна.

Сравнение естественной влажности глинистого грунта с влажностью на границе текучести и границе раскатывания позволяет установить его состояние по консистенции (рис. 2.2). Для этого используются число (индекс) пластичности I_p и показатель (индекс) текучести I_L.

Числом (индексом) пластичности I_p глинистого грунта называется разность между влажностями на границе текучести w_L и на границе раскатывания или пластичности w_p:

I_p = w_L – w_p (2.21)

Число (индекс) пластичности коррелятивно связано с процентным содержанием в грунте глинистых частиц и может служить классификационным показателем для отнесения глинистого грунта к супеси, суглинку или глине.

При 1 17  глиной. В данном случае w_p и w_L выражены в процентах (рис.2.2).

Показатель консистенции I_L (индекс текучести) глинистого грунта характеризует состояние глинистого грунта (густоту, вязкость), линейно зависит от естественной влажности, может быть как отрицательным (твердые грунты), так и положительным, в том числе и более единицы (грунты текучей консистенции). При изменении I_L в пределах от нуля до единицы грунты имеют пластичную консистенцию.

Показатель консистенции I_L определяется в долях единицы по формуле

Для суглинков и глин диапазон изменения I_L от нуля до единицы (пластичное состояние) подразделяется на четыре равных поддиапазона: грунты полутвердые, тугопластичные, мягкопластичные и текучепластичные.

Рис. 2.2. Классификация глинистых грунтов

а – по числу пластичности; б – по состоянию (консистенции)

I_p = w_L – w_p (2.21)

При 1 17  глиной. В данном случае w_p и w_L выражены в процентах (рис.2.2).

Показатель консистенции I_L определяется в долях единицы по формуле

Глинистые грунты по праву считаются наиболее распространенным типом горных пород.

В их состав входят мельчайшие глинистые частицы (размером менее 0,01 мм, имеющие форму пластинок или чешуек) и частицы песка.
Обладают большой пористостью, в связи с этим имеют способность свободно поглощать и удерживать воду. Даже при частичном высыхании удерживают в себе влагу.
При замерзании жидкость превращается в лед, при этом увеличивая общий объем грунта. Все породы, которые содержат в себе частицы глины, подвержены этому негативному влиянию, и чем больше ее в составе, тем сильнее проявляется данное свойство.
Благодаря консистенции глинистых грунтов, порода обладает связывающими свойствами, которые выражаются в способности сохранять свою форму.
В соответствии с содержанием частиц глины, существует классификация глинистых грунтов: глина, суглинки и супеси.
Способность деформирования породы без разрывов под воздействием внешних нагрузок, и сохранение формы после ее прекращения, называют пластичностью глинистых грунтов. Степень пластичности определяет строительные свойства глинистых пород: влажность, плотность, сопротивлению сжатию. При увеличении влажности происходит уменьшение плотности и сопротивление сжатию.

Гранулометрический состав и пластичность

Классификация глинистых грунтов более детально:

Содержание в супеси глинистых частиц около 10 %, остальной объем занимают песчаные частицы.
По своим характеристикам почти не отличается от песка. Бывает двух видов: легкая (в составе до 6% глиняных частиц) и тяжелая (до 10%).
Растирая супесь во влажных ладонях, отчетливо заметны частицы песка.
Комки в сухом состоянии имеют рассыпчатую структуру и легко крошатся при ударе.
Шар, сформированный из увлажненной супеси, при давлении легко рассыпается.
Отличается сравнительно низкой пористостью (0,5-0,7), по причине высокого содержания песка.
Несущая способность супеси имеет прямую зависимость от влажности глинистых грунтов.

Суглинок

В суглинке содержание глинистых частиц может достигать 30% от общего веса. Как и в супеси, суглинок содержит большую часть песка, поэтому его можно назвать песчано-глинистым грунтом.

В сравнении с супесью, отличается большей связанностью, при определенных условиях может сохранять форму, не распадаясь на мелкие куски.
Тяжелые суглинки содержат до 30% глинистых частиц, а легкие до 20%.
Сухие куски сглинка не так тверды, как глина, при ударении рассыпаются на небольшие куски.
При увлажнении суглинок мало пластичен.
При растирании, в ладонях четко заметны песчаные частицы.
Комки легко раздавливаются.
Шар, сформированный из увлажненного суглинка, при надавливании превращается в лепешку, с характерными трещинами по краям.
Пористость суглинка несколько выше, чем супеси (0,5–1).

Глина

В глине содержится более 30% глинистых частиц. Среди грунтов, она имеет наибольшую связанность.

В сухом состоянии глина твердая, при увлажнении становиться пластичной, вязкой, прилипает к пальцам.
При растирании в ладонях песчаных частичек практические не ощущается, комки раздавить довольно затруднительно.
При разрезании ножом пласта сырой глины, на гладком срезе не видно песчинок.
Скатанный шарик из увлажненной глины при надавливании превращается в лепешку без трещин.
Обладает наибольшей пористостью (до 1,1).

Составы с различными примесями

Пылевато-глинистые грунты представляют собой состав, в котором содержится примесь органических веществ (0,05–0,1). По степени засоленности их разделяют:

засоленные – содержание солей в составе превышает 5%;
незасоленные;

Пылевато-глинистые грунты включают в свой состав специфические породы, которые проявляют неблагоприятные свойства при замачивании:

набухающие – грунты, которые при замачивании химическими растворами или водой способны увеличиваться в объеме.
просадочные – породы, которые под воздействием внешнего давления или собственного веса, а также при значительном увлажнении водой способны давать просадку.

Среди пылевато-глинистых пород следует отдельно выделить илы и лессы.

Лессовые породы имеют характерную макропористость, в их составе содержится карбонат кальция, а при замачивании большим количеством воды под нагрузкой дают просадку, легко размокают и размываются.
Илом называют осадок водоемов, который образовался в результате различных микробиологических процессов, имеющий влажность, граничащую с текучестью.

Все вышеперечисленные породы от супесей до глины, при создании определенных гидродинамических условий способны принимать плывунное состояние, превращаясь в густую, вязкую жидкость.

Глинистый грунт — связный минеральный грунт, обладающий числом пластичности Ip >= 1.

Пластичность глинистых пород — способность глинистых пород изменять свою форму (деформироваться) под действием внешних сил без разрыва сплошности и сохранять полученную при деформации новую форму после прекращения действия внешних сил.

Пластичные свойства глинистых пород зависят от влажности породы, степени дисперсности, минералогического состава, концентрации норового раствора, состава обменных катионов и пр.

Пластичность глинистых пород — характеризуется так называемыми пределами пластичности.

В инженерно-геологической практике пользуются показателями верхнего и нижнего пределов пластичности.

Верхним пределом пластичности (границей, пределом текучести) называется влажность, при которой грунт переходит из пластичного в текучее состояние.

Нижним пределом пластичности (границей, пределом раскатывания) называется влажность, при которой грунт переходит из пластичного в твердое состояние.

Разность между верхним и нижним пределами пластичности называют числом пластичности.

По числу пластичности (согласно строительным нормам и правилам 1954 г.) грунты подразделяются на следующие группы.

Группа грунтов	Число пластичности
Глины ……..	>17
Суглинки ……	17 — 7
Супеси …….	7 — 0
Пески ……..	0

Консистенция глинистых грунтов — степень подвижности частиц грунта при механическом воздействии на них.

Зависит от влажности грунта, степени дисперсности, минералогического состава и пр. Форма консистенции глинистых грунтов определяет несущие свойства их и, следовательно, поведение их под сооружениями.

Для глинистых грунтов характерна пластичная форма консистенции, поэтому глинистые грунты называют пластичными.

Показатель текучести I_L — отношение разности влажностей, соответствующих двум состояниям грунта: естественному W и на границе раскатывания W_p, к числу пластичности I_p.

По показателю текучести I_L глинистые грунты подразделяют согласно таблице

Разновидность глинистых грунтов	Показатель текучести I_L
Супесь:
твердая	менее 0
пластичная	от 0 до 1
текучая	свыше 1
Суглинки и глины:
твердые	менее 0
полутвердые	от 0 до 0,25
тугопластичные	от 0,25 до 0,50
мягкопластичнык	от 0,50 до 0,75
текучепластичные	от 0,75 до 1
текучие	свыше 1

Пористость — общий объем всех пустот в горной породе. Количественно пористость обычно выражают процентным отношением объема пустот (Vn) к общему объему грунта (V).

Пористость грунта может характеризоваться также отношением объема пустот (Fn) к объему твердой фазы (Fs); эта величина называется коэффициентом пористости, или приведенной пористостью, и выражается обычно в долях единицы.

Величина пористости может быть выражена и по весу (весовая пористость) как отношение веса воды (Gw ), полностью заполняющей поры грунта, к весу абсолютно сухого грунта (Gs).

По происхождению различают первичную пористость — возникающие при образовании данной породы пустоты между частицами, слагающими породу, пустоты в лавах и т. п., и вторичную пористость — пустоты, образующиеся в сформировавшихся породах в результате последующих процессов (поры растворения, трещины и пустоты, возникающие при кристаллизации, сокращении объема, выветривании и т. д.).

По размеру выделяют поры трех групп:

1) сверхкапиллярные >0,5 мм;

2) капиллярные 0,5 — 0,0002 мм;

3) субкапиллярные 3 ;
ρw — плотность воды, принимаемая равной 1 г/см 3 .

Объемная влажность горной породы — отношение объема воды, находящейся в порах, трещинах и других пустотах горной породы, к объему всей породи, выраженное в процентах.

Объемный вес влажного грунта — отношение веса данного объема грунта (G) к весу воды при 4° С, взятой в объеме (V) всего грунта (объем зерен -f- объем пор):

Объемный вес влажного грунта зависит от минералогического состава, пористости и влажности грунта. Численно он равен весу единицы объема грунта при данной пористости и влажности.

Максимального значения при данной пористости объемный вес влажного грунта достигает при полном заполнении пор водой.

Объемный вес твердой фазы (скелета) грунта— отношение веса твердых частиц или веса абсолютно сухой породы к весу воды при 4° С, взятой в объеме, равном объему всей породы (объем зерен -]- объем пор) при данной пористости.

Численно объемный вес твердой фазы грунта — равен весу единицы объема грунта за вычетом веса воды в порах (при естественной пористости грунта).

Чем больше объемный вес твердой фазы грунта, тем меньше пористость и больше плотность грунта.

Для грунтов, не изменяющихся в объеме при высушивании, объемный вес твердой фазы грунта может быть определен непосредственным взвешиванием абсолютно сухого образца. Для грунтов, сжимающихся при высушивании (связные грунты), он вычисляется по формуле:

G= A/1+0,01W

где W — естественная влажность; А — объемный вес грунта при естественной влажности.

Плотность скелета грунта — плотность сухого грунта ρ_d, г/см 3 , определяемая по формуле:

Свойства грунтов – это их особенности, связанные с геологическим происхождением, составом, физическими и механическими ха р актеристиками. У строительных и плодородных грунтов классификация свойств сильно различается – в зависимости от особенностей их использования.

На этой странице мы расскажем про основные характеристики грунтов, приведем таблицы и сравнительные данные. Наша классификация основана на ГОСТах и СНиПах, но подана простым и понятным языком.

Далее речь пойдет о:

Физико-механических и химических свойствах
Строительных свойствах
Плодородных свойствах

Физико-механические и химические свойства грунтов

Свойства грунтов зависят от состава их твердой, жидкой и газообразной фазы, взаимодействия разных компонентов между собой. Характеристики этих материалов описаны в ГОСТах и нормативных документах. На их основе составлена классификация грунтов, принципы их использования.

Физические свойства

Физические свойства грунтов проявляются в природной среде – то есть, когда на них не оказывается внешнего воздействия. Эти параметры характеризуют физическое состояние и взаимодействие компонентов материала.

Группа физических характеристик включает:

Влажность – содержание воды в грунте в условиях природного залегания.
Влагоемкость – количество жидкости, которые может впитать грунт.
Водопроницаемость – скорость , с которой грунт пропускает сквозь себя влагу (в условиях нормального атмосферного давления).
Гранулометрический состав – содержание в грунте частиц разных размеров и структура материала.
Плотность – соотношение массы и объема.
Пористость – объем свободного (или заполненного водой) пространства между зернами грунта.
Выветрелость – степень разрушения грунта под воздействием солнца, ветра, осадков, химических и биологических факторов.
Пластичность – способность грунта менять форму при увлажнении, сохраняя связи между частицами.

Подробнее об этих характеристиках читайте в статье Физические свойства грунта

Механические свойства

Механические свойства показывают, как грунт реагирует на внешние нагрузки. Они играют важную роль в планировании строительства и во многом зависят от физических характеристик.

К механическим свойствам относятся:

Сжимаемость – способность грунта уменьшать собственный объем под внешней нагрузкой.
Просадочность – уплотнение грунта под воздействием увлажнения или давления на верхние слои.
Набухание – Увеличение объема грунта при увлажнении.
Морозное пучение – увеличение объема грунта при замерзании.
Прочность – способность грунта сопротивляться внешнему воздействию без разрушения структуры.
Упругость , или модуль упругости – степень деформации грунта под воздействием вертикальных нагрузок.
Угол внутреннего трения – сопротивление грунта вертикальному срезу.
Сцепление – степень взаимодействия частиц грунта между собой.
Сопротивление грунтов сдвигу – способность грунта выдерживать горизонтальную нагрузку без нарушения структуры.
Угол естественного откоса – угол между горизонтальной площадкой и конусом, который образовался при свободной засыпке грунта.
Граница текучести и раската – влажность грунта при потере пластичности.
Липкость – способность грунта в увлажненном состоянии прилипать к поверхностям.

Подробнее об этих характеристиках читайте в статье Механические свойства грунта

Химические свойства

Грунт – это система, состоящая из множества органических и неорганических соединений. Они взаимодействуют между собой и внешней средой, изменяя характеристики материала.

К химическим свойствам относятся:

Кислотность – это уровень рН грунта. Кислотность – один из важнейших факторов плодородия почвы.
Растворимость – свойство грунтов растворяться в различных жидкостях.
Коррозийные свойства – способность грунта разр у шать металлы.
Засоленность – наличие в грунте растворимых солей натрия, магния и кальция.

Физико-механические и химические свойства грунтов – это сложная тема. На практике, особенно в частном строительстве или садоводстве, далеко не все они имеют значение. В данной статье мы лишь перечислили и кратко описали данные характеристики.

Более подробную информацию по этой теме вы найдете в следующих статьях:

Далее мы расскажем о том, на какие свойства нужно обратить внимание при выборе грунта для разных работ.

Основные свойства грунтов в строительстве

Большинство грунтов используются в строительстве – начиная от простых земляных работ и до выполнения сложных задач (например, устройства фундамента или изготовления бетона).

Ниже мы привели таблицу, в которой указаны наиболее важные свойства грунтов, в зависимости от их назначения.

Укрепление грунта	Выравнивание участков	Устройство оснований	Засыпка ям, траншей, котлованов	Засыпка пазух фундамента	Устройство гидроизоляции	Устройство и ремонт временных и грунтовых дорог	Обустройство обочин и насыпей	Изготовление бетона
Физические характеристики	Влажность	+
	Водопроницаемость	+	+	+	+	+	+
	Гранулометрический состав	+	+	+	+	+
	Выветрелость	+
	Пластичность
Механические характеристики	Сжимаемость	+
	Просадочность	+	+	+
	Набухание	+	+
	Морозное пучение	+	+	+
	Прочность	+	+	+	+
	Угол внутреннего трения	+
	Сцепление	+
	Сопротивление грунтов сдвигу	+
	Угол естественного откоса	+
	Липкость	+	+
Химические характеристики	Растворимость	+	+
Химические характеристики	Коррозийные свойства	+

Подробнее о том , какие характеристики важны при выборе грунтов для тех или иных работ, вы можете узнать на странице Строительные свойства грунтов.

О том, как используются грунты в строительстве, читайте в рубрике Строительный грунт.

Основные свойства грунта для садово-огородных работ

В данном случае главными являются плодородные характеристики, а также безопасность грунтов. Далеко не любой материал может быть использован в садовых работах.

Чаще всего внимание обращают на следующие характеристики:

Кислотность
Пористость
Гранулометрический состав
Влажность
Засоленность
Экологическая безопасность

Подробнее об этом вы можете прочитать на странице Плодородные свойства грунтов.

Итак, характеристики грунтов разделяются на три группы – физические, механические и химические. Первая группа позволяет выяснить , как ведет себя грунт в естественных условиях. Вторая группа характеризует состояние грунта под воздействием различных нагрузок. Ну и третья группа говорит о том, что происходит с грунтом, когда он вступает в химические реакции с другими материалами.

Читайте также: