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.
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 |