ТехЛиб СПБ УВТ

Библиотека Санкт-Петербургского университета высоких технологий

Номенклатура грунтов оснований

soil_xsecВыдержка из Руководства по проектированию оснований зданий и сооружений, составленное в развитие главы СНиП II-15-74 «Основания зданий и сооружений» и приводит рекомендации, детализирующие эти нормы проектирования по вопросам номенклатуры грунтов и методов определения расчетных значений их характеристик; принципов проектирования оснований и прогнозирования изменения уровня грунтовых вод; вопросов глубины заложения фундаментов; методов расчета оснований по деформациям и по несущей способности; особенностей проектирования оснований зданий и сооружений, возводимых на региональных видах грунтов, а также расположенных в сейсмических районах и на подрабатываемых территориях.

Руководство предназначено для использования в проектных и изыскательских организациях, обслуживающих строительство промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений.

Раздел 2

НОМЕНКЛАТУРА ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ

2.1(2.1). Грунты оснований зданий и сооружений должны именоваться в описаниях результатов изысканий, проектах оснований, фундаментов и других подземных частей зданий и сооружений согласно номенклатуре грунтов, установленной настоящим разделом норм.

Наименования грунтов должны сопровождаться сведениями об их геологическом возрасте и происхождении.

В необходимых случаях к наименованиям грунтов и их характеристикам, предусмотренным номенклатурой грунтов, допускается вводить дополнительные наименования и характеристики (зерновой состав глинистых грунтов, степень и качественный характер засоления грунтов, вид скальных пород, из которых образовались элювиальные грунты, подверженность атмосферному выветриванию при обнажении поверхности, крепость при разработке и т. п.), учитывающие вид и особенности строительства, а также местные геологические условия. Эти дополнительные наименования и характеристики не должны противоречить номенклатуре грунтов настоящих норм.

2.2. При описании результатов изысканий, используемых для составления проектов оснований и фундаментов всех видов зданий и сооружений, следует использовать единую систему наименований грунтов.

Правильное наименование видов грунтов и определение всех характеристик их состояния необходимо для решения таких вопросов, как выбор наиболее экономичного типа фундамента, методов улучшения свойств грунтов основания, способов производства работ по устройству оснований и фундаментов и т. д.

Единая система наименований видов грунтов и единая терминология для описания их состояния дает возможность более полно использовать архивные материалы ранее выполненных изысканий и тем самым уменьшить объемы изыскательских работ, а также проводить статистические обобщения для составления таблиц характеристик грунтов.

2.3. В номенклатуре отражены лишь важнейшие подразделения грунтов и характеристики, наиболее определяющие поведение грунтов под нагрузкой.

В необходимых случаях разрешается вводить дополнительные подразделения грунтов и характеристики, которые, однако, не должны противоречить номенклатуре настоящего раздела. Эти дополнительные подразделения и характеристики, учитывающие вид и особенности строительства, приводятся в нормах проектирования соответствующих видов зданий и сооружений.

Примеры. При разделении глинистых грунтов на виды в настоящей номенклатуре используется число пластичности и выделяются три вида глинистых грунтов: супеси, суглинки и глины. В соответствии с «Указаниями по проектированию земляного полотна железных и автомобильных дорог» (СН 449-72 глинистые грунты дополнительно подразделяются на разновидности и при этом наряду с числом пластичности используются данные зернового анализа (табл. 2.1). При этом в Указаниях подчеркивается, что в случаях расхождения вида грунта, устанавливаемого по содержанию песчаных частиц и по числу пластичности, следует принимать наименование грунта, соответствующее числу пластичности.

В этих же нормах содержится классификация засоленных грунтов по степени засоления (с учетом его качественного характера), разработанная применительно к дорожному строительству и учитывающая особенности этого вида строительства.

Дополнительные наименования и характеристики вечномерзлых грунтов, учитывающие особенности этих грунтов, приводятся в нормах проектирования оснований и фундаментов зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах и т. д.

Таблица 2.1

Вид грунтов Содержание песчаных частиц размером от 2 до 0,05 мм, % веса Число пластичное IP
Супесь легкая крупная >50 0,01≤IP≤0,07
легкая >50
пылеватая 20-50
тяжелая пылеватая <20
Суглинок легкий >40 0,07<IP≤0,12
легкий пылеватый <40
тяжелый >40 0,12<IP≤0,17
тяжелый пылеватый <40
Глина песчанистая >40
пылеватая Меньше, чем пылеватых размером 0,05-0,005 мм 0,17<IP≤0,27
жирная Не нормируется IP>0,27

Примечание: Для супесей легких крупных учитывается содержание частиц размером 2 — 0,25 мм.

2.4. При описании грунтов в инженерно-геологическом отчете должны приводиться сведения о их геологическом возрасте и происхождении. Эти сведения необходимы для пользования таблицами прочностных и деформационных характеристик [табл. 3.12 (1 прил. 2)-3.14 (3 прил. 2)].

2.5(2.2). Грунты подразделяются на скальные и нескальные:

а) к скальным грунтам относятся:

изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткими связями между зернами (спаянные и сцементированные), залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива;

б) к нескальным грунтам относятся:

крупнообломочные — несцементированные грунты, содержащие более 50% по весу обломков кристаллических или осадочных пород с размерами частиц более 2 мм;

песчаные — сыпучие в сухом состоянии грунты, содержащие менее 50% по весу частиц крупнее 2 мм и не обладающие свойством пластичности (грунт не раскатывается в шнур диаметром 3 мм или число пластичности его IP<0,01);

глинистые — связные грунты, для которых число пластичности IP≥0,01.

Примечание. Числом пластичности грунта IP называется разность влажностей, выраженных в долях единицы, соответствующих двум состояниям грунта: на границе текучести WL и на границе раскатывания (пластичности) WP.

2.6. Скальные грунты в большинстве своем резко отличаются по своим свойствам от нескальных грунтов. Скальные грунты практически несжимаемы при тех величинах нагрузок, которые обычно имеют место в гражданских и промышленных зданиях и сооружениях. Поэтому при строительстве на этих грунтах расчет ведется только по первому предельному состоянию — по несущей способности (прочности) основания.

Для нескальных грунтов, как более слабых и сжимаемых, основным расчетом является расчет по второму предельному состоянию — по деформациям, а в ряде случаев, оговоренных нормами, делается также проверка несущей способности основания.

2.7(2.3). Скальные грунты подразделяются на разновидности согласно табл. 2.2(1) в зависимости от:

временного сопротивления одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии Rc;

коэффициента размягчаемое Kрз (отношение временных сопротивлений одноосному сжатию в водонасыщенном и в воздушно-сухом состоянии);

степени выветрелости Kвс (отношение объемного веса образца выветрелого грунта к объемному весу невыветрелого образца того же грунта).

Для скальных грунтов, способных к растворению в воде (каменная соль, гипс, известняк и т. п.), следует устанавливать степень их растворимости.

Таблица 2.2(1)

Разновидность скальных грунтов Показатель
А. По временному сопротивлению одноосному сжатию Rc, кгс/см2
Очень прочные Rc>1200
Прочные 1200≥Rc>500
Средней прочности 500≥Rc>150
Малопрочные 150≥Rc≥50
Полускальные Rc<50
Б. По коэффициенту размягчаемости в воде Kрз
Неразмягчаемые Kрз≥0,75
Размягчаемые Kрз<0,75
В. По степени выветрелости Kвс
Невыветрелые (монолитные) Породы залегают в виде сплошного массива Kвс = 1
Слабовыветрелые (трещиноватые) Породы залегают в виде несмещенных отдельностей (глыб) 1>Kвс≥0,9
Выветрелые Породы залегают в виде скоплении кусков, переходящего в трещиноватую скалу 0,9>Kвс≥0,8
Сильновыветрелые (рухляки) Породы залегают во всем массиве в виде отдельных кусков Kвс<0,8

2.8. Скальные грунты по происхождению подразделяются на изверженные (магматические), метаморфические и осадочные (табл. 2.3).

Таблица 2.3

Происхождение скальных грунтов Наименование скальных грунтов
Магматические (изверженные) Граниты, диориты, сиениты, габбро, липариты, трахиты, андезиты, порфиры, порфириты, диабазы, базальты, туфы, туфобрекчии и др.
Метаморфические Гнейсы, кварциты, кристаллические сланцы, филлиты, глинистые сланцы, роговики, мраморы, яшмы и др.
Осадочные А. СцементированныеКонгломераты, брекчии, песчаники, туфиты, алевролиты, аргиллиты

Б. Химические и биохимические

Опоки, трепелы, диатомиты, известняки, доломиты, мелы, мергели, гипс, ангидрит, каменная соль и др.

2.9. Прочность скальных грунтов, характеризуемая временным сопротивлением одноосному сжатию Kвс, изменяется в широких пределах и зависит от условий образования скальных пород, их минерального состава и состава цемента, а также степени выветрелости. По значениям Kвс, определяемым на водонасыщенных образцах, скальные грунты подразделяются согласно табл. 2.2(1).

2.10. Для характеристики степени снижения прочности скальных грунтов при водонасыщении необходимо определять коэффициент размягчаемости в воде Kрз путем испытания образцов скальных пород в воздушно-сухом и водонасыщенном состоянии.

К скальным грунтам, значительно снижающим (до 2-3 раз) прочность при водонасыщении, следует отнести: глинистые сланцы, песчаники с глинистым цементом, алевролиты, аргиллиты, мергели, мелы. Перечисленные грунты относятся к полускальным.

2.11. Для скальных грунтов, растворяющихся в воде, необходимо указывать степень их растворимости, которая зависит от состава минеральных зерен и состава цемента. Магматические и метаморфические скальные породы, а также осадочные сцементированные породы с кремнистым цементом (кремнистые конгломераты, брекчии, песчаники, известняки, опоки) не растворяются в воде. К растворимым относятся следующие скальные грунты, перечисленные в порядке возрастания степени их растворимости:

труднорастворимые — известняки, доломиты, известковистые конгломераты и песчаники, растворимость которых в воде составляет от нескольких десятков до нескольких сотен миллиграммов на литр;

среднерастворимые — гипс, ангидрит, гипсоносные конгломераты, растворимость которых в воде составляет несколько граммов на литр;

легкорастворимые — каменная соль, имеющая растворимость более 100 г/л.

В результате фильтрации воды через трещины в растворимых скальных породах возможно образование карстовых полостей.

2.12. Скальные грунты, подвергаясь природным процессам выветривания, теряют свою сплошность в залегании, становятся трещиноватыми, а затем разрушаются до кусков различной крупности, промежутки между которыми заполняются мелкозернистым материалом. В результате выветривания свойства скального грунта ухудшаются.

Оценка скальных грунтов по степени выветрелости Kвс производится путем сопоставления объемного веса образца выветрелой породы в условиях природного залегания γ с объемным весом невыветрелой (монолитной) породы γм. Для магматических пород величина γм может быть принята равной удельному весу породы, взятому из справочных данных.

Пример. При изысканиях на одной из площадок на глубине 8 м под толщей четвертичных отложений были обнаружены известняки каменноугольной системы. При этом в верхней части известняки были выветрены в наибольшей степени, затем они сменялись трещиноватой скалой, которая переходила в невыветрелую (монолитную) породу. Из всех трех указанных зон были отобраны образцы для определения временного сопротивления одноосному сжатию, для которых был определен также объемный вес. Для верхнего наиболее выветрелого слоя известняков были получены по 9 образцам следующие значения объемного веса γ1, гс/см3: 2,02; 2,09; 1,81; 1,96; 2,12; 2,34; 2,21; 2,00; 1,92. Среднее значение составило γм = 2,05 гс/см3.

Для невыветрелого монолитного известняка по семи образцам были получены следующие значения объемного веса γм, гс/см3: 2,58; 2,68; 2,54; 2,65; 2,84; 2,78; 2,98. Среднее значение составило  = 2,72 гс/см3. Отношение объемных весов  и  составляет 0,75, что менее 0,8. Следовательно, верхняя толща известняка относится к сильновыветрелому скальному грунту.

2.13. Для грунтов, находящихся на границе раздела скальных и нескальных грунтов (например, полускальные грунты и твердые прочные глины), допускается решать вопрос об отнесении их к одной из указанных групп на основе местного опыта исследований и строительства на этих грунтах.

2.14(2.4). Крупнообломочные и песчаные грунты в зависимости от зернового состава подразделяются на виды согласно табл. 2.4(2).

Таблица 2.4(2)

Вид крупнообломочных и песчаных грунтов Распределение частиц по крупности, % от веса воздушно-сухого грунта
А. Крупнообломочные
Валунный грунт (при преобладании неокатанных частиц — глыбовый) Вес частиц крупнее 200 мм составляет более 50%
Галечниковый грунт (при преобладании неокатанных частиц — щебенистый) Вес частиц крупнее 10 мм составляет более 50%
Гравийный грунт (при преобладании неокатанных частиц — дресвяный) Вес частиц крупнее 2 мм составляет более 50%
Б. Песчаные
Песок гравелистый Вес частиц крупнее 2 мм составляет более 25%
Песок крупный Вес частиц крупнее 0,5 мм составляет более 50%
Песок средней крупности Вес частиц крупнее 0,25 мм составляет более 50%
Песок мелкий Вес частиц крупнее 0,1 мм составляет 75% и более
Песок пылеватый Вес частиц крупнее 0,1 мм составляет менее 75%
Примечание: Для установления наименования грунта по табл. 2.4(2) последовательно суммируются проценты частиц исследуемого грунта: сначала — крупнее 200 мм, затем — крупнее 10 мм, далее — крупнее 2 мм и т. д. Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований в табл. 2.4(2).

Наименования крупнообломочных и песчаных грунтов, установленные по табл. 2.4(2), должны дополняться указанием о степени неоднородности их зернового состава U, определяемой по формуле:

(2.1)(1)

где d60 — диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится (по весу) 60% частиц;

d10 — диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится (по весу) 10% частиц.

При наличии в крупнообломочных грунтах песчаного заполнителя более 40% или глинистого заполнителя более 30 % общего веса воздушно-сухого грунта в наименовании крупнообломочного грунта должно приводиться также наименование вида заполнителя и указываться характеристики его состояния. Вид заполнителя устанавливается по табл. 2.4(2) или 2.12(6) после удаления из образцов крупнообломочного грунта частиц крупнее 2 мм.

Таблица 2.5

Наименование частиц Размеры частиц d, мм
Валунные (при неокатанных гранях — глыбовые) d>200
Галечниковые (при неокатанных гранях — щебенистые) 200≥d>10
Гравийные (при неокатанных гранях — дресвяные) 10≥d>2
Песчаные 2≥d>0,05
Пылеватые 0,05≥d>0,005
Глинистые d≤0,005

2.15. Для определения зернового (гранулометрического) состава производят ситовой анализ пробы грунта. Для песков гранулометрический состав определяют в соответствии с действующим ГОСТом. Для крупнообломочных грунтов применяется аналогичная методика, однако проба грунта увеличивается до 2-4 кгс и используются сита с большим диаметром отверстий.

В инженерно-геологической практике наиболее часто применяют наименования частиц грунта в зависимости от их крупности согласно табл. 2.5.

Для установления наименования грунта после рассева пробы последовательно суммируются проценты содержания частиц различной крупности.

Пример. Для песчаного грунта были получены результаты гранулометрического анализа, приведенные в табл. 2.6.

Таблица 2.6

Размер частиц, мм >10 10-5 5-2 2-17 1-0,5 0,5-0,25 0,25-0,10 0,10-0,05 0,05-0,01 0,01-0,005 <0,005
Зерновой состав, % 0 0 0 1,7 13,2 40,2 33,9 5,9 1,5 0,7 2,9

Суммарный состав частиц крупнее 2 мм составляет 0 %, значит песок не гравелистый;

суммарный состав частиц крупнее 0,5 мм составляет 14,9 %, значит песок не крупный;

суммарный состав частиц крупнее 0,25 мм составляет 55,1 %, что более 50 %, значит грунт является песком средней крупности.

2.16. Для определения степени неоднородности крупнообломочных и песчаных грунтов строят интегральную кривую гранулометрического состава (рис. 2.1). На оси абсцисс откладывают диаметры частиц в мм (для сокращения размеров графика по горизонтали рекомендуется логарифмический масштаб), а по оси ординат — процентное содержание частиц нарастающим итогом. При этом суммирование начинают с самой мелкой фракции.

Определение величины U в обязательном порядке требуется для проектирования гидротехнических сооружений и дорог.

Пример. На рис. 2.1 приведена интегральная кривая, построенная по данным табл. 2.6. Проведя горизонтальные прямые, соответствующие 10 и 60 %, до пересечения с кривой, получим, что d10 = 0,09 и d60 = 0,3 мм. Таким образом, (U = 3,3. Пески считают неоднородными при U>3.

Рис. 2.1. интегральная кривая гранулометрического состава песка в полулогарифмическом масштабе

2.17. Крупнообломочные грунты содержат заполнитель, к которому относят частицы мельче 2 мм. Свойства крупнообломочного грунта в значительной степени зависят от вида заполнителя (песчаный или глинистый), его процентного содержания и характеристик его состояния.

Вид заполнителя и характеристики его состояния необходимо указывать, если песчаного заполнителя содержится более 40%, а глинистого — более 30 %. При установлении расчетного давления на основания, сложенные крупнообломочными грунтами, допускается прочностные характеристики (c и φ) определять по заполнителю, если его содержание превышает указанные выше величины [п. 3.187(3.54)]. При меньшем содержании заполнителя свойства крупнообломочного грунта должны устанавливаться испытаниями грунта в целом. Для установления вида заполнителя из крупнообломочного грунта удаляют частицы крупнее 2 мм. Определяют следующие характеристики заполнителя: влажность, объемный вес и коэффициент пористости, а для глинистого заполнителя — дополнительно число пластичности и показатель консистенции.

Для определения объемного веса, коэффициента пористости и характеристик с и φ грунта-заполнителя отбирают пробы ненарушенного сложения из одного заполнителя. При этом для определения с и φ песчаного заполнителя в случае невозможности отбора проб ненарушенного сложения допускается формировать искусственные образцы той же плотности и влажности.

Таблица 2.7(3)

Наименование крупнообломочных грунтов по степени выветрелости Коэффициент выветрелости Kвк
Невыветрелые 0<Kвк≤0,5
Слабовыветрелые 0,5<Kвк≤0,75
Сильновыветрелые 0,75<Kвк<1

2.18(2.5). Крупнообломочные грунты, подвергшиеся природным процессам выветривания и содержащие более 10% частиц размером менее 2 мм, подразделяются по значениям коэффициента выветрелости Kвк согласно табл. 2.7(3).

Коэффициент выветрелости обломков крупнообломочных грунтов Kвк определяется испытанием грунта на истирание во вращающемся полочном барабане и вычисляется по формуле:

(2.1)(2)

где K1 — отношение веса частиц размером менее 2 мм к весу частиц размером более 2 мм после испытания на истирание;

K0 — то же, до испытания на истирание.

Примечание. Величина K0 характеризует собой природную степень распада крупнообломочного грунта.

2.19. Коэффициент выветрелости Kвк следует определять для элювиальных крупнообломочных грунтов, содержащих не менее 10 % по весу заполнителя (частиц размером менее 2 мм). Для этого берется проба крупнообломочного грунта нарушенного сложения весом 2-2,5 кгс. Пробу испытывают на истирание во вращающемся полочном барабане (рис. 2.2) с числом оборотов в интервале 50-70 в 1 мин.

Испытания проводят циклами вращения барабана по 2 мин, устанавливая каждый раз просеиванием на сите с диаметром отверстий 2 мм вес частиц размером менее 2 мм — g1 и более 2 мм — g2.

В тех случаях когда выход частиц менее 2 мм за первые два цикла вращения составляет не более 10 % веса всей испытываемой пробы, обломки оценивают как весьма прочные и дальнейшее испытание на истирание не производят. В этом случае грунт относят к невыветрелому (Kвк≤0,5). Если выход частиц менее 2 мм за первые два цикла находится в пределах 11-25 %, за природную степень разрушения K0 принимается отношение весов g1 и g2 после четырехминутного испытания грунта в барабане. При выходе частиц, менее 2 мм за первые два цикла свыше 25 % за природную степень разрушения принимается значение K0, установленное до начала испытания в барабане.

Испытания на истирание грунта во втором и третьем случаях продолжают до тех пор, пока выход частиц менее 2 мм после очередного двухминутного цикла не станет менее, или равным 1 % начального веса испытываемой пробы. Указанное соответствует отказу в истирании, достижение которого в зависимости от минералогического и зернового состава происходит обычно после 8-12 циклов вращения (с учетом начальных двух циклов).

Рис. 2.2. Полочный барабан для определения коэффициента выветрелости крупнообломочных грунтов

а — общий вид прибора; б — разрез барабана;

1 — шарниры; 2 — обечайки; 3 — уголок 50×50×5; 4 — боковые стенки; 5 — ребро жесткости; 6 — втулка

2.20. Коэффициент выветрелости крупнообломочных грунтов, образовавшихся в результате выветривания осадочных пород: аргиллита, алевролита и мергеля, а также глинистых сланцев — допускается устанавливать путем выявления изменения зернового состава грунта при кратковременном дополнительном выветривании (в полевых или лабораторных условиях), состоящем из 3-4 циклов попеременного увлажнения и высушивания грунта. Значения коэффициентов K1 и K0 в формуле (2.2)(2) устанавливают при ситовом анализе соответственно после указанных циклов увлажнения и высушивания K1 и до начала кратковременного выветривания K0.

2.21. Предварительную оценку степени выветрелости элювиального крупнообломочного грунта, сформировавшегося как из магматических, так и осадочных пород, допускается делать приближенно на основе их зернового состава.

Невыветрелому состоянию соответствуют глыбовые и щебенистые грунты, в составе которых вес частиц крупнее 10 мм составляет более 50 %, а размером до 0,1 мм — менее 5 % по весу, при этом обломки не размягчаются в воде и не разламываются руками. Для слабовыветрелых грунтов вес частиц крупнее 10 мм составляет менее 50 %, а размером до 0,1 мм — от 5 до 10 %; обломки частично размягчаются в воде, но не растираются руками. Для сильновыветрелых грунтов вес частиц крупнее 2 мм составляет более 50 %, а размером до 0,1 мм — более 10 %; обломки размягчаются в воде, легко разламываются и растираются руками.

2.22(2.6). Крупнообломочные и песчаные грунты подразделяются по степени влажности G (доле заполнения объема пор грунта водой) согласно табл. 2.8 (4).

Степень влажности G определяется по формуле:

(2.3)(3)

где W — природная влажность грунта в долях единицы;

γs — удельный вес грунта;

γW — удельный вес воды, принимаемый равным 1;

е — коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности.

Таблица 2.8(4)

Наименование крупнообломочных и песчаных грунтов по степени влажности Степень влажности G
Маловлажные 0<G≤0,5
Влажные 0,5<G≤0,8
Насыщенные водой 0,8<G≤l

Природную влажность крупнообломочного грунта W определяют испытанием его пробы без отделения обломков пород от заполнителя или раздельным испытанием как обломков, так и заполнителя.

В последнем случае влажность крупнообломочного грунта определяется по формуле:

W = W1η(1-Kвк)(W1W2), (2.4)(4)

где W1 и W2 — соответственно влажности заполнителя и крупнообломочных включений (частиц крупнее 2 мм);

η — содержание крупнообломочных включений в долях единицы;

Kвк — коэффициент выветрелости, определяемый по указаниям п. 2.5 настоящей главы (п. 2.18 Рук.)

Таблица 2.9

Вид грунтов Среднее значение удельного веса, гс/см3 Наиболее вероятный интервал удельных весов, гс/см3
Пески 2,66 2,65-2,67
Супеси 2,70 2,68-2,72
Суглинки 2,71 2,69-2,73
Глины 2,74 2,71-2,76

2.23. По формуле (2.3) (3) вычисляется степень влажности крупнообломочных, песчаных и глинистых грунтов.

Величину удельного веса песчаных и глинистых грунтов определяют в соответствии с действующим ГОСТом. Ориентировочные значения удельных весов песчаных и глинистых грунтов, не содержащих водорастворимых солей и растительных остатков, приведены в табл. 2.9.

Удельный вес крупнообломочных грунтов в целом определяют опытным путем, используя большие пикнометры, или рассчитывают в зависимости от удельных весов отдельно крупнообломочных включений и заполнителя и их процентного содержания в пробе грунта. Удельные веса крупнообломочных включений и заполнителя находят при этом опытным путем.

Формулы для определения некоторых физических характеристик грунтов приведены в табл. 2.10.

Таблица 2.10

Характеристика Формула
Объемный вес скелета γск, гс/см3 (а)
Пористость n (б)
Коэффициент пористости е (в)
Объемный вес взвешенного в воде грунта γвзв, гс/см3 (г)
Полная влагоемкость W0 (д)

2.24. Объемный вес песчаных и глинистых грунтов определяют в соответствии с действующим ГОСТом. Аналогично может быть определен объемный вес крупнообломочного грунта с глинистым заполнителем, для которого возможен отбор образца без нарушения его природного сложения. Для несвязных крупнообломочных грунтов (а также и связных) объемный вес определяют в полевых условиях методом «шурфа-лунки» или радиоизотопным методом.

2.25. Влажность песчаных и глинистых грунтов определяют в соответствии с действующим ГОСТом. Влажность крупнообломочного грунта в целом можно определить методом высушивания с использованием пробы грунта весом до 2-3 кгс. Допускается определять влажность крупнообломочного грунта в целом по формуле (2.4) (4), предварительно определив влажность крупнообломочных включений и заполнителя. Влажность обломков определяют высушиванием пробы из одних обломков. Влажность заполнителя определяют следующим образом. Отбирают пробу крупнообломочного грунта, состоящую преимущественно из заполнителя, откидывая наиболее крупные обломки. Влажность этой пробы находят высушиванием. Затем этот грунт просеивают через сито с диаметром отверстий 2 мм и определяют содержание частиц размером более 2 мм. Влажность заполнителя W1 рассчитывают по формуле:

(2.5)

где W — влажность пробы в целом в долях единицы;

W2 — влажность крупнообломочных включений в долях единицы;

η — содержание крупнообломочных включений в пробе в долях единицы.

Влажность заполнителя используется для характеристики его состояния, а в случае глинистого заполнителя — для вычисления показателя консистенции.

В формуле (2.4) (4) учитывается степень выветрелости крупнообломочных включений, определяющая их водопоглощающую способность. При наличии невыветрелых обломков Kвк = 0.

2.26(2.7). Пески по плотности их сложения подразделяются согласно табл. 2.11 (5) в зависимости от величины коэффициента пористости е, определенного в лабораторных условиях по образцам, отобранным без нарушения природного сложения грунта, или в зависимости от результатов зондирования грунтов.

2.27. При соответствующем обосновании в качестве дополнительной характеристики плотности песчаных грунтов допускается использовать степень плотности, получаемую путем сравнения коэффициента пористости грунта природного сложения с коэффициентами пористости того же грунта в предельно плотном и предельно рыхлом состояниях. Однако во всех случаях необходимо указывать наименование песка по плотности на основе коэффициента пористости по табл. 2.11 (5).

Отбор образцов грунта ненарушенного сложения производят в соответствии с действующим ГОСТом.

Пример. Из слоя песка средней крупности было отобрано 12 образцов ненарушенного сложения и определены коэффициенты пористости: 0,52; 0,53; 0,54; 0,55; 0,57; 0,57; 0,58; 0,58; 0,60; 0,60; 0,61 и 0,61. В этом ряду часть значений относит песок к плотному сложению, а другая часть — к средней плотности. Если этот факт не связан с наличием в рассматриваемом слое песка линз, то необходимо вычислить среднее значение е. Это значение составляет е = 0,57. Следовательно, песок необходимо отнести к грунту средней плотности.

2.28. Статическое и динамическое зондирование песчаных грунтов с целью определения плотности их сложения производят в соответствии с действующим ГОСТом.

При одновременном определении плотности сложения песков методами зондирования и отбором проб ненарушенного сложения значения pq и pд, приведенные в табл. 2.11 (5), могут быть уточнены для грунтов данной площадки.

Таблица 2.11(5)

Вид песков Плотность сложения песков
плотные средней плотности рыхлые
А. По коэффициенту пористости е
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 е>0,80
Б. По сопротивлению погружению конуса pq, кгс/см2, при статическом зондировании
Пески крупные и средней крупности независимо от влажности pq>150 150≥pq≥50 pq<50
Пески мелкие независимо от влажности pq>120 20≥pq≥ 40 pq<40
Пески пылеватые:
а) маловлажные и влажные pq>100 100≥pq≥30 pq<30
б) водонасыщенные pq>70 70≥pq≥ 20 pq<20
В. По условному динамическому сопротивлению погружению конуса pд, кгс/см2, при динамическом зондировании
Пески крупные и средней крупности независимо от влажности pд>125 125≥pд≥35 pд<35
Пески мелкие:
а) маловлажные и влажные pд>110 110≥pд≥30 pд<30
б) водонасыщенные pд>85 85≥pд≥20 pд<20
Пески пылеватые маловлажные и влажные pд>85 85≥pд≥20 pд<20
Примечания:1. Для определения плотности пылеватых водонасыщенных песков динамическое зондирование не допускается.

2. При зондировании грунтов используется конус с углом при вершине 60° и диаметром 36 мм при статическом и 74 мм при динамическом зондировании.

2.29(2.8). Глинистые грунты подразделяются на виды в зависимости от числа пластичности согласно табл. 2.12 (6).

Таблица 2.12(6)

Вид глинистых грунтов Число пластичности Ip
Супесь 0,01≤Ip≤0,07
Суглинок 0,07<Ip≤0,17
Глина Ip>0,17
Примечания:1. При наличии в глинистых грунтах частиц крупнее 2 мм к наименованию грунта по табл. 2.12(6) должны прибавляться термины «с галькой» («со щебнем») или «с гравием» («с дресвой»), если содержание соответствующих частиц составляет 15 — 25 % по весу, и «галечниковый» («щебенистый») или «гравелистый» («дресвянистый»), если этих частиц содержится в грунте 25 — 50 % по весу.

2. При наличии частиц крупнее 2 мм более 50 % по весу грунты должны быть отнесены к крупнообломочным [п. 2.2 настоящей главы (п. 2.5 Рук.)].

2.30. Число пластичности Ip глинистых грунтов вычисляют по формуле:

Ip = WLWp (2.6)

где WL — влажность на границе текучести в долях единицы;

Wp — влажность на границе раскатывания в долях единицы.

Влажность глинистых грунтов на границах текучести и раскатывания определяют в соответствии с действующими ГОСТами.

Вид глинистого грунта необходимо устанавливать по нормативному, т. е. среднеарифметическому значению числа пластичности.

Пример. Для слоя глинистого грунта было получено 10 определений числа пластичности: 0,10; 0,12; 0,12; 0,14; 0,15; 0,15; 0,17; 0,17; 0,18; 0,20.

Рис. 2.3. Графики корреляционных зависимостей между числом пластичности Ip и границей текучести WL глинистых грунтов

1 — аллювиальных; 2 — делювиальных; 3 — озерно-аллювиальных; 4 — моренных; 5 — элювиальных; 6 — юрских

Таблица 2.13(7)

Наименование глинистых грунтов по показателю консистенции Показатель консистенции IL
Супеси:
твердые IL<0
пластичные 0≤IL≤1
текучие IL>1
Суглинки и глины:
твердые IL<0
полутвердые 0≤IL≤0,25
тугопластичные 0,25<IL≤0,50
мягкопластичные 0,50<IL≤0,75
текучепластичные 0,75<IL≤1
текучие IL>1

В этом ряду два значения Ip (0,18 и 0,20) относятся к глинам, остальные — к суглинкам. Если указанные два значения Ip не связаны с наличием в слое суглинка линзы глины, то необходимо по всем опытным данным вычислить среднее значение Ip. Оно равно 0,15, следовательно, глинистый грунт следует отнести к; суглинку.

2.31. Характеристики пластичности WL и Wp и число пластичности Ip изменяются в довольно широких пределах, однако между всеми тремя характеристиками наблюдается тесная взаимосвязь, показывающая, что с возрастанием одной из характеристик возрастают соответственно две другие. Особенно тесная взаимосвязь наблюдается между числом пластичности и границей текучести. На рис. 2.3 приведены корреляционные зависимости Ip = f(WL) для некоторых генетических групп глинистых грунтов, которые могут быть использованы как справочные данные. При этом средняя квадратичная ошибка числа пластичности по этим зависимостям составляет 0,02-0,03.

Число пластичности обнаруживает также связь с коэффициентом пористости глинистых грунтов. В целом с увеличением числа пластичности наблюдается тенденция увеличения коэффициента пористости глинистых грунтов. Наиболее типичны следующие диапазоны изменения коэффициента пористости по видам глинистого грунта: для супесей — 0,30-0,85; для суглинков — 0,45-1,15; для глин — 0,60-1,80.

2.32. Для глинистых грунтов, содержащих более 15 % крупнообломочных включений (частиц размером более 2 мм), необходимо это указывать в их наименовании.

Значительное содержание крупнообломочных включений влияет на свойства глинистого грунта. Наличие включений необходимо учитывать при выборе методов исследования этих грунтов, а также способов разработки их при устройстве фундаментов.

2.33(2.9). Глинистые грунты различаются по показателю консистенции IL согласно табл. 2.13(7).

Показатель консистенции определяется по формуле:

(2.7)(5)

где W,Wp,WL — те же обозначения, что и в пп. 2.2 и 2.6 настоящей главы (пп. 2.5 и 2.22 Рук.)

2.34(2.10). Глинистые грунты по удельному сопротивлению пенетрации, кгс/см2, подразделяются согласно табл. 2.14 (8).

Удельное сопротивление пенетрации pп определяется при погружении в образец грунта конуса с углом при вершине 30° и вычисляется по формуле:

(2.8)(6)

где Р — вертикальное усилие, передаваемое на конус, кгс;

h — глубина погружения конуса, см.

Таблица 2.14(8)

Наименование глинистых грунтов по удельному сопротивлению пенетрации Сопротивление пенетрации pп, кгс/см2
Очень прочные pп≥2
Прочные 2>pп≥1
Средней прочности 1>pп≥0,5
Слабые pп<0,5

2.35. Глинистые грунты в зависимости от их плотности и влажности могут находиться в различном состоянии, которое характеризуется показателем консистенции IL, установленным на образцах грунта с нарушенной структурой.

В качестве лабораторной характеристики, отражающей прочность грунта ненарушенного сложения, в номенклатуру грунтов включено удельное сопротивление пенетрации. Пенетрацией называется внедрение в грунт конического наконечника на глубину, не превышающую высоту конуса. Метод пенетрации следует рассматривать как простейший лабораторный метод, результаты которого позволяют получать сравнительную оценку свойств глинистых грунтов.

Метод пенетрации может быть также использован:

для оценки структурной прочности («чувствительности») глинистых грунтов, определяемой как отношение величин pп, полученных испытанием образца ненарушенного сложения и образца с нарушенной структурой при той же влажности и плотности;

для оценки степени снижения прочности неводонасыщенных глинистых грунтов после их водонасыщения;

для оценки способности к тиксотропному упрочнению глинистых грунтов во времени после механического нарушения структуры грунта.

Перечисленные испытания проводятся в необходимых случаях по специальному заданию.

В качестве наконечника при пенетрации используется конус с углом при вершине 30°. Рекомендуется пользоваться конусом весом 300 г. Высота образца грунта должна быть не менее 3 см. Нагрузку прикладывают ступенями, величины которых выбирают в зависимости от консистенции грунта. Каждую ступень нагрузки выдерживают до условной стабилизации деформации (неизменность отсчета или его приращение не более 0,1 мм за 30 с). Глубину погружения конического наконечника определяют с точностью до 0,1 мм. Величину удельного сопротивления пенетрации для данного образца вычисляют как среднее из полученных значений pп на каждой ступени нагрузки.

2.36(2.11). Среди глинистых грунтов должны выделяться илы [пп. 2.37(2.12)-2.39], просадочные грунты [пп. 2.40(2.13)-2.44] и набухающие грунты [пп. 2.15 и 2.16 настоящей главы (пп. 2.45-2.49 Рук.)].

2.37(2.12). К илам относятся глинистые грунты в начальной стадии своего формирования, образовавшиеся как структурный осадок в воде при наличии микробиологических процессов и имеющие в природном сложении влажность, превышающую влажность на границе текучести, и коэффициент пористости, превышающий значения, указанные в табл. 2.15(9), в зависимости от вида ила, установленного по его числу пластичности согласно указаниям п. 2.8 настоящей главы (п. 2.29 Рук.).

Таблица 2.15(9)

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

2.38. Илы выделяют среди глинистых грунтов в особую группу, так как они в строительном отношении являются неблагоприятными грунтами.

Виды илов, как и глинистых грунтов, устанавливают по числу пластичности в соответствии с табл. 2.12(6). Дополнительно указывается коэффициент пористости в соответствии с табл. 2.15(9). Таким образом, к илам следует отнести глинистый грунт в том случае, если он имеет показатель консистенции IL>1 и его коэффициент пористости превышает значение, указанное в табл. 2.15(9). Отличительным признаком илов является также наличие органического вещества в виде гумуса (полностью разложившиеся остатки растительных и животных организмов), содержание которого в илах, как правило, не превышает 10 %.

2.39. В отличие от минеральных илов в особую группу следует выделять пресноводные илы — сапропели, характеризующиеся значительным содержанием органического вещества в виде гумуса и растительных остатков (органические илы). В зависимости от содержания органического вещества органические илы (сапропели) подразделяются согласно табл. 2.16. Коэффициент пористости сапропелей возрастает с увеличением содержания органического вещества и изменяется от 3 до 30 единиц, показатель консистенции IL>1.

Таблица 2.16

Вид сапропелей (органических илов) Относительное содержание органического вещества
Минерализованные 0,10-0,3
Органо-минеральные 0,31-0,5
Минерально-органические 0,51-0,7
Органические 0,71-0,9

2.40(2.13). К просадочным грунтам относятся глинистые грунты, которые под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании водой дают дополнительную осадку (просадку).

При предварительной оценке к просадочным обычно относятся лессы и лессовидные грунты (а также некоторые виды покровных глинистых грунтов) со степенью влажности G<0,8, для которых величина показателя П, определяемого по формуле (2.9) (7), меньше значений, приведенных в табл. 2.17(10):

(2.9)(7)

где e — коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности;

eL — коэффициент пористости, соответствующий влажности на границе текучести WL и определяемый по формуле:

(2.10)(8)

где γs и γW — значения те же, что и в формуле (2.3) (3).

Таблица 2.17(10)

Число пластичности грунта Ip 0,01≤Ip<0,10 0,10≤Ip<0,14 0,14≤Ip<0,22
Показатель П 0,10 0,17 0,24

Показатель П, определяемый по формуле (2.9) (7), используется только для предварительного отнесения грунтов к просадочным. Деформации просадки учитываются при величине относительной просадочности δпр≥0,01.

Значения П, приведенные в табл. 2.17(10), для отдельных регионов могут быть уточнены на основе статистической обработки массовых данных.

2.41. Выделение просадочных грунтов может быть произведено в полевых условиях по результатам статического зондирования, если предварительно установлена взаимосвязь данных зондирования и прямых испытаний грунтов на просадочность в компрессионных приборах.

Для оценки просадочных грунтов по результатам статического зондирования определяют коэффициент снижения прочности грунта при замачивании Kз, вычисляемый по формуле:

(2.11)

где pq — сопротивление грунта конусу зонда при статическом зондировании грунта природной влажности;

p — то же, для водонасыщенного в результате замачивания грунта.

По данным статического зондирования, к просадочным относятся лессовидные грунты, для которых величина Kз больше значений, приведенных в табл. 2.18.

Значения Kз лессовидных грунтов, приведенные в табл. 2.18, для отдельных регионов могут быть уточнены, а для лессов и по кровных глинистых грунтов [п. 2.40(2.13)] должны устанавливаться на основе статистической обработки результатов параллельных испытаний грунтов статическим зондированием и в компрессионных приборах при различных величинах давлений.

Таблица 2.18

Давление р, кгс/см2, при котором определяется относительная просадочность 1 2 3
Коэффициент снижения прочности грунта при замачивании Kз 2 1,5 1,3

При одновременном определении показателей П и Kз грунты следует относить к просадочным, если они хотя бы по одному из этих показателей являются просадочными.

2.42(2.14). Просадочные грунты характеризуются относительной просадочностыо и начальным просадочным давлением. Относительная просадочность грунта δпр определяется по формуле:

(2.12)(9)

где h’ — высота образца грунта природной влажности, обжатого без возможности бокового расширения давлением р, равным давлению, действующему на рассматриваемой глубине, от собственного веса грунта и нагрузки от фундамента или только от веса грунта в зависимости от вида рассчитываемых деформаций Sпр или Sпр гр, указанных в п. 4.2 настоящей главы (п. 4.2 Рук.);

hпр — высота того же образца после замачивания его до полного водонасыщения при сохранении давления р;

h0 — высота того же образца грунта природной влажности, обжатого без возможности бокового расширения давлением, равным давлению от собственного веса грунта на рассматриваемой глубине.

2.43(2.14). Начальное просадочное давление pпр представляет собой минимальное давление, при котором проявляются просадочные свойства грунта в условиях его полного водонасыщения.

За начальное просадочное давление pпр принимается давление, соответствующее:

при лабораторных испытаниях грунтов в компрессионных приборах — давлению, при котором относительная просадочность δпр = 0,01;

при полевых испытаниях штампами предварительно замоченных грунтов — давлению, равному пределу пропорциональной зависимости на графике осадка штампа — нагрузка;

при замачивании грунтов в опытных котлованах — природному давлению на глубине, начиная с которой происходит просадка грунта от его собственного веса.

На рис. 2.4-2.6 приведены примеры определения начального просадочного давления в лабораторных и полевых условиях.

Рис. 2.4. Определение начального просадочного давления по результатам компрессионных испытаний

а — по методу двух кривых; б — по упрощенному методу;

1 — сжатие грунта природной влажности; 2 — то же, в водонасыщенном состоянии; 3 — просадка грунта; 4 — экстраполируемая величина сжатия грунта

2.44. Начальная просадочная влажность Wпр представляет собой влажность, при которой грунты, находящиеся в напряженном состоянии от внешней нагрузки или собственного веса, начинают проявлять просадочные свойства.

Рис. 2.5. Определение начального просадочного давления по испытаниям грунтов штампами

а — предварительно замоченных грунтов; б — по упрощенному методу;

1 — осадка грунта природной влажности; 2 — то же, в водонасыщенном состоянии; 3 — просадка грунта; 4 — экстраполируемая величина осадки

За критерий начальной просадочной влажности принимается:

при компрессионных испытаниях — относительная просадочность δпр = 0,01 (рис. 2.7);

при испытаниях штампом — давление, равное пределу пропорциональности, при котором фаза нормального уплотнения переходит в фазу просадки (рис. 2.8).

Рис. 2.6. Определение начального просадочного давления в толще просадочного грунта по изменению с глубиной

а — относительной просадочности (1) и природного давления (2); б — просадок глубинных марок (3)

Начальная просадочная влажность для заданного давления на грунт определяется по графику Wпр = f(p) (рис. 2.7,б и 2.8,б), полученному по результатам лабораторных или полевых испытаний грунтов.

Методика определения характеристик просадочных грунтов изложена в «Рекомендациях по испытаниям просадочных грунтов статическими нагрузками» (М., Стройиздат, 1974) и «Руководстве по лабораторному определению деформационных и прочностных характеристик просадочных грунтов» (М., Стройиздат, 1975).

2.45(2.15). К набухающим грунтам относятся глинистые грунты, которые при замачивании водой или химическими растворами увеличиваются в объеме и при этом величина относительного набухания в условиях свободного набухания (без нагрузки) δн≥0,04.

Относительное набухание грунта δн в условиях свободного набухания определяется по формуле:

(2.13)(10)

где hнс — высота образца после его свободного набухания в условиях невозможности бокового расширения в результате замачивания до полного водонасыщения;

h — начальная высота образца природной влажности.

При предварительной оценке к набухающим от замачивания водой относятся глинистые грунты, для которых значение определяемого по формуле (2.9) (7) показателя П≥0,3.

Рис. 2.7. Определение начальной просадочной влажности Wпр при компрессионных испытаниях грунта

а — зависимость относительного сжатия δ от давления р при различных значениях влажности W:

1 — W1 = 0,12; 2 — W2 = 0,16; 3 — W3 = 0,18; 4 — W4 = 0,20; 5 — W5 = 0,22; б — зависимость Wпр от р

Рис. 2.8. Определение начальной просадочной влажности Wпр при испытаниях грунта штампами

a — зависимость осадки штампов S от давления р при различных значениях влажности W:

1-W1 = 0,13; 2-W2 = 0,17; 3-W3 = 0,21; 4-W4 = 0,23; б — зависимость Wпр от р

Показатель П не может служить обоснованием для назначения дополнительных строительных мероприятий для сооружений, возводимых на набухающих грунтах.

2.46. Набухающие грунты в зависимости от величины относительного набухания без нагрузки в компрессионном приборе подразделяются на:

слабонабухающие, если 0,04≤δн≤0,08;

средненабухающие, если 0,08<δн≤0,12;

сильнонабухающие, если δн>0,12.

В зависимости от величины относительного набухания грунта в условиях свободного набухания назначается комплекс лабораторных и полевых исследований с целью определения характеристик набухающих грунтов (см. раздел 5).

Для расчетов деформаций набухания основания определяют относительное набухание δн при различных давлениях: δн = f(p)

2.47(2.16). Набухающие грунты, характеризуются величинами давления набухания pн, влажности набухания Wн и относительной усадки при высыхании δу.

За давление набухания pн принимается давление на образец грунта, замачиваемого и обжимаемого без возможности бокового расширения, при котором деформации набухания равны нулю.

За влажность набухания грунта Wн принимается влажность, полученная после завершения набухания образца грунта, обжимаемого без возможности бокового расширения заданным давлением.

Относительная усадка при высыхании грунта определяется по формуле:

(2.14)(11)

где hн — высота грунта при обжатии его давлением р без возможности бокового расширения;

hу — высота образца при том же давлении после уменьшения влажности в результате высыхания.

2.48. Характеристики набухающих грунтов (δн, pн, Wн и δу) в лабораторных условиях следует определять методом одной кривой. В отдельных случаях для предварительных расчетов возможно применять метод двух кривых.

Методика определения характеристик набухающих грунтов (δн, pн и Wн) в лабораторных условиях изложена в «Рекомендациях по лабораторным методам определения характеристик набухающих грунтов» (М., Стройиздат, 1974).

Относительная величина усадки для набухающих грунтов определяется следующим образом.

1. Образец грунта ненарушенной структуры помещают в компрессионный прибор и определяют величину относительного набухания при заданном давлении.

2. Усадку грунта определяют на этом же образце при том же давлении. Для этого после достижения образцом максимального набухания прекращают подачу воды. Записывают показания индикатора и принимают их за начальные.

3. Когда образец немного подсохнет (через 1-2 суток), в компрессионном приборе следует заменить стандартные днище и поршень на детали с большим размером отверстий (1,5 мм) для ускорения дальнейшего подсыхания образца грунта. Чертеж сменного днища приведен в «Инженерно-строительных изысканиях» № 3 (М., Стройиздат, 1975).

Для ускорения процесса усадки допускается образец (под нагрузкой) подсушивать при температуре 40-50° С равномерно со всех сторон.

4. Усадка образца считается законченной, когда показания индикаторов перестанут изменяться. Размеры образца (диаметр и высоту) измеряют штангенциркулем или микрометром и вычисляют линейную (вертикальную) и объемную усадку, зная начальные высоту и объем образца.

5. Для определения усадки грунта при температуре 50-100° С (без нагрузки) применяют приборы набухания грунта (ПНГ). Для этого после определения в приборе ПНГ величины свободного набухания образца прекращают подачу воды, помещают прибор в термостат и высушивают образец при заданной температуре. После прекращения изменений показаний индикатора определяют линейную и объемную усадку образца. Для перехода к показаниям компрессионного прибора величину усадки, полученную в приборе ПНГ, умножают на 0,5.

2.49. В полевых условиях относительное набухание грунтов определяют путем замачивания их в опытном котловане или в основании опытного фундамента.

При замачивании грунта в опытном котловане (размером не менее 10×10 м) определяют подъем поверхности дна котлована и слоев грунта с помощью марок, устанавливаемых по глубине через 1-1,5 м. Для ускорения процесса набухания грунта устраивают дренажные скважины диаметром 100-200 мм, заполненные щебнем или гравием, расположенные на расстоянии 2-3 м друг от друга.

Для определения относительного набухания в пределах сжимаемой зоны под опытными фундаментами размером не менее 1×1 м устанавливаются глубинные марки через 0,6-1 м. Давление по подошве опытных фундаментов составляет от 1 до 2 кгс/см2.

2.50(2.17). Среди полускальных и всех видов нескальных грунтов должны выделяться засоленные грунты.

К засоленным относятся грунты, в которых суммарное содержание легкорастворимых и среднерастворимых солей не менее величин, указанных в табл. 2.19(11).

Засоленные грунты следует выделять в особую группу, так как они при длительном замачивании способны давать суффозионную осадку вследствие выщелачивания солей. Засоленные глины в случае замачивания набухают и должны исследоваться как набухающие грунты.

Таблица 2.19(11)

Наименование засоленных грунтов Минимальное суммарное содержание легко- и среднерастворимых солей, % от веса абсолютно сухого грунту
Засоленный полускальный 2
Засоленный крупнообломочный:
при содержании песчаного заполнителя менее 40% или глинистого менее 30% 2
при содержании песчаного заполнителя более 40% 0,5
при содержании глинистого заполнителя более 30% 5
Засоленный песчаный 0,5
Засоленный глинистый:
супеси и суглинки просадочные (лессы и лессовидные грунты) 1 (или 0,3, если имеются только легкорастворимые соли)
супеси и суглинки непросадочные 5
Примечание. К легкорастворимым солям относятся: хлориды NaCl, KCl, СаCl2, MgCl2; бикарбонаты NaHCO3, Са(НСО3)2, Mg(HCO3)2; карбонат натрия Na2CO3; сульфаты магния и натрия MgSO4, Na2SO4. К среднерастворимым солям относится гипс CaSO4, 2Н2О.

2.51. Содержание легкорастворимых солей определяют с помощью водной вытяжки, содержание среднерастворимых солей — солянокислой вытяжки.

Указанные вытяжки выполняются на образцах грунта, доведенного до абсолютно сухого состояния, поэтому для определения засоленности не требуется сохранения природной влажности образцов.

Ниже приводятся основные положения методик получения водной и солянокислой вытяжек.

Водная вытяжка. Отбирают среднюю пробу грунта (300-500 гс), растирают его и просеивают через сито 1 мм. Определяют гигроскопическую влажность грунта. Отбирают «среднюю аналитическую пробу» — 50 или 100 гс (в зависимости от качественно-количественной пробы на Cl и SO42-). К навеске прибавляют пятикратное (1:5) количество дистиллированной воды, лишенной СО2 (если в грунте содержится большое количество сульфата натрия, то лучше приготовить вытяжку 1:10). Смесь взбалтывают в течение 5 мин, после чего вытяжку полностью отфильтровывают через фильтр из плотной бумаги.

Солянокислая вытяжка. Из воздушно-сухого, грунта, просеянного через сито 0,25 мм, берут навеску 2,5 гс из расчета на абсолютно сухой вес. Разрушают карбонаты крепкой соляной кислотой (1:1). Замачивают навеску 125 см3 соляной кислоты 0,2 н. концентрации (соотношение грунта к кислоте 1:50), тщательно перемешивают и оставляют стоять в течение 12 ч. Затем раствор отфильтровывают в мерную колбу (250 мл). Остаток на фильтре промывают соляной кислотой (0,2 н.) до отрицательной реакции на Ca2+ и SO42-. Фильтр с осадком прокаливают в тигле и определяют силикатную часть грунта. Фильтрат в колбе доливают до отметки дистиллированной водой и используют для дальнейших определений.

Анализ водной вытяжки производят по общепринятым методикам с определением величины сухого остатка, рН и содержания ионов CO32-, HCO3, Cl, SO42-, Ca2+, Mg2+, Na+, K+ в мг-экв на 100 гс породы или в процентах к весу породы. С целью получения ориентировочного представления о качественном и количественном составе легкорастворимых солей результаты анализа ионного состава вытяжки могут быть пересчитаны на гипотетические соли.

По результатам анализа солянокислой вытяжки определяют содержание сульфат-, кальций- и магний-ионов в процентах к весу абсолютно сухого грунта, что дает возможность определить количество среднерастворимых солей (гипса, ангидрита).

2.52. Определение физических свойств засоленных грунтов следует выполнять по методикам, учитывающим особенности их свойств. Удельный вес засоленных грунтов определяют с использованием инертной жидкости (керосина вместо дистиллированной воды) и вакуумирования (вместо кипячения).

При определении зернового (гранулометрического) состава необходимо производить предварительную отмывку засоленного грунта водой до полного удаления водорастворимых солей, вызывающих коагуляцию, или применять пирофосфорнокислый натрий (5%-ный водный раствор Na2P2O7).

Определение влажности загипсованных грунтов (содержащих кристаллизационную воду) должно производиться в соответствии с действующим ГОСТом.

2.53.(2.18). Все виды грунтов, имеющие отрицательную температуру и содержащие в своем составе лед, относятся к мерзлым грунтам, а если они находятся в мерзлом состоянии в течение многих лет (от трех и более), то — к вечномерзлым.

Наименование видов мерзлых и вечномерзлых грунтов определяют после их оттаивания по номенклатуре настоящей главы.

Дополнительные характеристики мерзлых и вечномерзлых грунтов определяют в соответствии с главой СНиП по проектированию оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах.

2.54(2.19). Данные исследования песчаных и глинистых грунтов должны содержать сведения о наличии растительных остатков, если относительное их содержание по весу в песчаном грунте q>0,03, а в глинистом — q>0,05.

Относительное содержание q растительных остатков в грунте (степень заторфованности) определяется как отношение их веса в образце грунта, высушенного при температуре 100-105° С, к его весу.

В зависимости от величины q грунтам присваиваются дополнительные наименования согласно табл. 2.20(12).

Заторфованные грунты характеризуются также степенью разложения, которая показывает содержание в общем объеме пробы заторфованного грунта продуктов распада растительных тканей.

Таблица 2.20(12)

Наименование песчаных и глинистых грунтов, содержащих растительные остатки Относительное содержание растительных остатков q (степень заторфованности)
А. Грунты с примесью растительных остатков
Песчаные с примесью растительных остатков 0,03<q≤0,1
Глинистые с примесью растительных остатков 0,05<q≤0,1
Б. Заторфованные грунты
Слабозаторфованные 0,1<q≤0,25
Среднезаторфованные 0,25<q≤0,4
Сильнозаторфованные 0,4<q≤0,6
В. Торфы q>0,6
Примечание.Наименование вида песчаного и глинистого грунта, содержащего растительные остатки, устанавливается по указаниям пп. 2.4 и 2.8 настоящей главы (пп. 2.14 и 2.29 Рук.) по минеральной части грунта после удаления растительных остатков.

2.55. Содержание растительных остатков в грунте определяют в зависимости от их количества путем отбора пинцетом или с помощью наэлектризованной эбонитовой палочки и отмучиванием в цилиндре с дистиллированной водой.

Допускается применять прокаливание в муфельной печи при температуре 440-450° С.

2.56. Заторфованные грунты подразделяются по степени разложения Rраз растительных остатков на следующие категории: I — Rраз≤30%; II — Rраз>30%.

Степень разложения характеризует соотношение между полностью разложившимся органическим веществом (гумусом) и неразложившимся (растительные остатки) и определяется в соответствии с действующим ГОСТом.

Торфы по условиям залегания подразделяются на открытые (низинные, верховые), погребенные и искусственно погребенные.

2.57(2.20). Среди нескальных грунтов должны выделяться грунты искусственного происхождения или сложения.

К грунтам искусственного происхождения или сложения откосятся насыпные грунты, а также закрепленные и уплотненные различными методами грунты естественного происхождения.

2.58.(2.21). Насыпные грунты подразделяются согласно табл. 2.21(13).

Таблица 2.21(13)

Критерии для подразделения насыпных грунтов Подразделение насыпных грунтов и их характеристика
А. По способу укладки 1. Отсыпанные сухим способом (автомобильным или железнодорожным транспортом, скреперами, бульдозерами и т. п.)2. Намытые (образованные с помощью гидромеханизации)
Б. По однородности состава и сложения 1. Планомерно возведенные насыпи (обратные засыпки) и подсыпки (подушки). Характеризуются практически однородным составом, сложением и равномерной сжимаемостью2. Отвалы грунтов и отходов производств. Характеризуются практически однородным составом и сложением, но имеют неравномерную плотность и сжимаемость

3. Свалки грунтов, отходов производств и бытовых отбросов. Характеризуются неоднородным составом и сложением, неравномерной плотностью и сжимаемостью, а также содержанием органических включений

В. По виду исходного материала, составляющего основную часть насыпи 1. Естественные грунты: крупнообломочные, песчаные, глинистые2. Отходы производств: шлаки, золы, формовочная земля, хвосты обогатительных фабрик и т. п.

3. Бытовые отходы

Г. По степени уплотнения от собственного веса 1. Слежавшиеся — процесс уплотнения от собственного веса закончился2. Неслежавшиеся — процесс уплотнения от собственного веса продолжается

2.59. К планомерно возведенным относятся насыпи, возводимые по заранее разработанному проекту из однородных естественных грунтов путем отсыпки их сухим способом или гидромеханизацией в целях планировки территорий и использования ее под застройку с уплотнением грунтов до заданной по проекту плотности.

Планомерно возведенные насыпи возводятся с соответствующей подготовкой поверхности для ее отсыпки, включающей: полную или частичную планировку, срезку растительного слоя, уборку мусора, отходов органического происхождения и т. п.

2.60. Отвалы грунтов представляют собой отсыпки различных видов грунтов, полученных при отрывке котлованов, срезке и планировке площадей, проходке подземных выработок и т. п.

Отвалы отходов различных производств включают: шлаки, золы, формовочную землю, отходы обогащения полезных ископаемых и т. п., содержащие органические включения не более 5%.

2.61. Свалки грунтов, отходов производств и бытовых отбросов представляют собой отсыпки, образовавшиеся в результате неорганизованного накопления различных материалов и обычно характеризующиеся содержанием органических включений более 5%.

2.62. Ориентировочные периоды времени, необходимые для самоуплотнения насыпных грунтов от их собственного веса, по истечении которых они могут быть отнесены к слежавшимся, приведены в табл. 2.22.

2.63(2.22). Закрепленные грунты подразделяются по методу закрепления, выполняемого для повышения прочности, снижения сжимаемости и фильтрационной способности грунтов (силикатизация, смолизация, цементация, битумизация, глинизация, термическое закрепление и т. п.).

Закрепленные грунты в зависимости от целей закрепления характеризуются прочностью, сжимаемостью и фильтрационной способностью после их закрепления.

Уплотненные грунты подразделяются по методу уплотнения (укатка, трамбование, взрыв и т. п.) и характеризуются плотностью сложения после уплотнения.

Наименования закрепленного и уплотненного грунта должны включать наименование вида грунта в природном сложении в соответствии с табл. 2.4(2) или 2.12(6) и указание о методе закрепления или уплотнения.

Таблица 2.22

Наименование насыпных грунтов Период времени, необходимый для самоуплотнения грунта, год
Планомерно возведенные насыпи (при их недостаточном уплотнении) из:
песчаных грунтов 0,5-2
глинистых грунтов 2-5
Отвалы грунтов и отходов производств из:
песчаных грунтов 2-5
глинистых грунтов 10-15
шлаков, формовочной земли 2-5
золы, колошниковой пыли 5-10
Свалки грунтов и отходов производств из:
песчаных грунтов, 5-10
шлаков глинистых грунтов 10-30

2.64. Закрепление грунтов применяют с целью повышения несущей способности основания, снижения сжимаемости, ликвидации просадочных свойств, усиления оснований фундаментов существующих зданий я сооружений, создания противофильтрационных завес.

Для установления возможности закрепления грунта и выбора способа закрепления помимо установления наименования грунта в соответствии с настоящей номенклатурой определяют следующие показатели: гранулометрический состав; коэффициент пористости; коэффициент фильтрации (с использованием трубки Каменского); степень карбонатности; химический состав водной вытяжки; химический состав грунтовых вод.

Для получения необходимых для проектирования данных проводят испытания закрепленного грунта. При этом определяют: предел прочности на сжатие, водостойкость, а в необходимых случаях также фильтрационные свойства.

Справочные данные о прочности закрепленных грунтов в зависимости от их вида и коэффициента фильтрации приведены в табл. 2.23.

2.65. Уплотнение грунтов применяют с целью увеличения их несущей способности, снижения сжимаемости, ликвидации просадочных свойств, ускорения процесса, консолидации водонасыщенных слабых глинистых грунтов.

Уплотненные грунты подразделяются по методам уплотнения, в качестве которых применяют: укатку, трамбование, вибрирование, взрыв, огрузку (в том числе с использованием песчаных дрен).

Вид грунта и характеристики его состояния до уплотнения определяют в соответствии с настоящей номенклатурой. Эти данные используют для выбора метода уплотнения грунта и типа грунтоуплотняющих машин и механизмов.

Уплотненные грунты характеризуются плотностью сложения после уплотнения, а в необходимых случаях также прочностными и деформационными характеристиками.

Плотность сложения уплотненных грунтов устанавливают путем отбора проб из уплотненного грунта без нарушения его структуры, а также зондированием и радиоизотопными методами.

Таблица 2.23

Способ закрепления Вид грунтов Коэффициент фильтрации, м/сут. Предел прочности на сжатие, кгс/см2
Двухрастворная силикатизация Пески средней крупности и крупные 5-10 35-30
10-20 30-20
20-80 20-15
Однорастворная силикатизация Пески пылеватые и мелкие 0,5-5 30-15
Пески средней крупности 5-20 15-10
Просадочные грунты (лессы) 0,1-2 15-10
Газовая силикатизация Пески пылеватые и мелкие 0,5-5 15-12
Пески средней крупности 5-20 12-8
Смолизация Пески пылеватые и мелкие 0,5-5 25-20
Пески средней крупности 5-25 20-15
Закрепление бентонитосиликатными растворами Пески средней крупности и крупные 5-50 τ*>5
Закрепление глиноцементными растворами Пески крупные и гравелистые 80 1-0,5

* τ — предельное сопротивление сдвигу, кгс/см2.

Прейти к содержанию

Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений

Перейти в раздел

Нормативные документы