Грунты земляного полотна

Грунты образуются вследствие разрушения различных горных пород под продолжительным воздействием воды, тепла, холода и атмосферных осадков.
К основным свойствам грунтов относятся пористость — способность грунтов из-за наличия в них пор поглощать определенное количество воздуха и воды; связность — способность грунтов сопротивляться разделению; прочность — способность грунтов сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок; пластичность — способность грунтов под воздействием внешних условий изменять свою форму без образования трещин; разрыхляемость — способность грунтов увеличивать свой объём при разработке по сравнению с объёмом в плотном состоянии; водопроницаемость — способность грунтов пропускать сквозь себя воду; влагоёмкостъ — способность грунтов вмещать в себя определенное количество воды.
Грунты делятся на связные (глинистые и суглинистые) и несвязные (песчаные, супесчаные и пылеватые).
Грунты в разрыхленном состоянии образуют откосы с вполне определенным для каждого из грунтов углом к горизонту, называемым углом естественного откоса, который в среднем составляет: для песка 35°, для сухой глины и суглинка 40°, для мокрой глины 20°.
Оптимальная влажность для различных грунтов имеет следующее содержание: песок — 8—12 %, супесь — 9—15 %, суглинок — 12—15 %, пыль — 16—22 %, глина — 19—23 %. Грунты, имеющие избыточную влажность, с большими трудностями поддаются разработке и уплотнению.
По трудности разработки, плотности и углу естественного откоса грунты подразделяются на категории (табл. 1.2), из которых первые четыре относятся к мягким грунтам, легко разрабатываемым машинами, а остальные семь — к различным, в том числе скальным.
В табл. 1.3 даны классификация и характеристика грунтов по их составу и свойствам.
Исходя из данных, приведенных в табл. 1.2 и 1.3, представляется возможным дать оценку о пригодности тех или иных грунтов для устройства земляного полотна. Например, гравелистые грунты являются отличным материалом для возведения насыпей. Песчаные грунты и все грунты с преобладанием в них песчаных частиц (супесь и суглинки) относятся к хорошим материалам для указанных целей. Глинистые грунты являются плохим материалом для возведения насыпей вследствие того, что при разработке и укладке их в насыпь последние сильно комкуются, комья укладываются неплотно и в теле насыпи образуется много пустот, что приводит к неравномерным осадкам насыпей, а также к необходимости тщательного их уплотнения. Кроме того, глинистые грунты непостоянны в объёме, медленно насыщаются водой и просыхают. Во влажном состоянии такие грунты разбухают, при высыхании уменьшаются в объёме и растрескиваются, что приводит к затеканию в образовавшиеся трещины воды, соответственно также и в глубь насыпи, а это нередко ведет к их разрушению. Учитывая приведенные особенности глинистых грунтов, устройство насыпей из них целесообразно только в сухих и повышенных местах, причем укладка грунта должна производиться слоями толщиной не более 20—25 см с обязательным уплотнением. В связи с этим нельзя допускать укладку глинистых грунтов кучами сразу на полную высоту насыпи. 

Таблица 1.2

Категория грунта Грунты Средняя плотность грунта в плотном теле с естественной влажностью т/м³

 

Увеличение объёма после разработки и разрыхления грунта, % к объёму

 

Угол естественного откоса при нормальной влажности грунта, град

 

Способ разработки
I Грунт растительного слоя без корней

 

1,2 20-30 40/25 Бульдозерами, скреперами, грейдерами (возможно применение лопат)
Песок влажный с галькой или щебнем до 20%

 

1,6 8-17 35/20 Бульдозеры и скреперами без рыхления
Лёсс влажный, рыхлый

 

1,6 14-30 50/30 Бульдозеры и скреперами без рыхления
Суглинок легкий и лёссовидный

 

1,6 14-30 50/30 Бульдозеры и скреперами без рыхления
Супесь без примесей и с галькой

 

1,6-1,9 14-28 40/25 Бульдозеры и скреперами без рыхления
Торф без корней 0,6 20-30 40/15 Бульдозеры и скреперами без рыхления
II Глина жирная, мягкая с гравием

 

1,8 24-30 45/15 Бульдозеры и скреперами без рыхления
Лёсс сухой 1,7 32-30 45/20 Бульдозеры и скреперами без рыхления
Песок естественной влажности с примесью гравия, гальки до 40% 1,7 32-30 45/20 Бульдозеры и скреперами без рыхления (возможно применение подборочных лопат с киркованием)
Песок сухой барханный и дюнный

 

1,6 8-17 Бульдозерами, скреперами, грейдерами (возможно применение подборочных лопат с киркованием)
Суглинок с примесью гальки до 10%

 

1,75-1,90 24-30 50/30 Бульдозерами, скреперами, грейдерами (возможно применение подборочных лопат с киркованием)
Супесь, слежавшаяся со строительным мусором

 

1,90 24-30 50/30 Бульдозерами, скреперами, грейдерами (возможно применение подборочных лопат с киркованием)
Торф с корнями

 

0,6-1,1 14-28 50/30 Бульдозерами, скреперами, грейдерами (возможно применение подборочных лопат с киркованием)
Чернозем и   каштановый грунт 1,3 14-28 50/30 Бульдозерами, скреперами, грейдерами (возможно применение подборочных лопат с киркованием)
III Глина тяжелая и мягкая ломовая и сланцевая с примесью гальки до 10 %

 

1,95 26-32 50/30 Рыхлителями,  бульдозерами, лопатами с применением кирок
Лёсс плотный 1,8 30-45 60/40 Рыхлителями,  бульдозерами, лопатами с применением кирок
Суглинок  тяжелый с примесью гальки до 10%

 

1,95 26-32 50/30 Рыхлителями,  бульдозерами, лопатами с применением кирок
Чернозем сухой отвердевший

 

1,2 26-32 50/30 Рыхлителями,  бульдозерами, лопатами с применением кирок
IV Лёсс отвердевший 1,8 24-30 45/30 Экскаваторами, отбойными молотками, взрывчаткой
Мергель мягкий 1,90 33-40 45/30 Экскаваторами, отбойными молотками, взрывчаткой
Мел мягкий 1,55 33-40 45/30 Экскаваторами, отбойными молотками, взрывчаткой
Гипс 2,2 30-40 45/30 Экскаваторами, отбойными молотками, взрывчаткой
V-VI Разные скалистые и скальные грунты 1,3-3,3 45-50 До 90° и более Экскаваторами, отбойными молотками, взрывчаткой

Примечание. Угол естественного откоса показан: в числителе — для грунтов в сухом и в знаменателе — во влажном состояниях.

Таблица 1.3

Грунты Количество частиц Основные свойства
глинистых пылеватных песчаных
Глинистые Больше 25 До 40 Обладают большой связностью, не впитывают влагу, водонепроницаемы, сильно размокают, очень плотны, в сухом состоянии прочны. При намокании несущая способность резко уменьшается
Суглинки:
средний 15-20 20-30 50-60 Большая связность, плохо пропускают воду, при хорошем уплотнении слабо размываются, достаточно устойчивы

 

лёгкий 10-15 30-35 50-60
Супесь тяжёлая 6-10 25-30 60-70 Склонна к пучению, обладает малой связ­ностью, вполне пригодна для устройства дорожных насыпей

 

Супесь лёгкая 3-6 20-25 65-75 Склонна к пучению, обладает малой связ­ностью, вполне пригодна для устройства дорожных насыпей
Супесь лёгкая пылеватая 3-6 50-60 30-40 При насыщении водой неустойчива: для устройства дорожных насыпей достаточно удовлетворительна

 

Песок пылеватый Меньше 3 До 50 40-50 При насыщении водой неустойчива: для устройства дорожных насыпей достаточно удовлетворительна

 

Песок Меньше 3 До 30 До 80 Имеет незначительную связность, свободно пропускает воду, сыпучий — для устройства дорожных насыпей пригоден