Грунт
ГРУНТ (польский grunt, от немецкий Grund — основа, почва * а. ground, soil and rock; н. Воden, Grund, Erdmasse; ф. solet roche, terrain, terre; и. suelo terrena) — многокомпонентная, динамичная система, включающая горные породы, почвы, техногенные образования и являющаяся объектом инженерной деятельности. Грунты используются в качестве оснований зданий и различных инженерных сооружений, материала для сооружений (дорог, насыпей, плотин), среды для размещения подземных сооружений (тоннелей, трубопроводов, хранилищ). Грунт — сложная система, состоящая из твёрдых (твёрдые минералы, лёд и органоминеральные образования), жидких (водные растворы), газообразных (воздух, газы) и биотических, или живых (макро- и микроорганизмы), компонентов. Различный генезис грунтов определяет особенности их состава, структуры и текстуры, от которых зависят свойства грунта.
Виды грунтов
При оценке грунта в связи с инженерной деятельностью применяются специальные классификации. Классификации грунта в CCCP подразделяются на общие, частные, региональные и отраслевые. Задача общей классификации охватить по возможности всё множество грунтов и подразделить их на группы, подгруппы и типы по признакам, которые в той или иной степени определяют свойства грунтов и их инженерно-геологическую оценку. Впервые наиболее полная общая классификация грунта была построена по генетическому принципу в CCCP в 1957 Е. М. Сергеевым, В. А. Приклонским, П. Н. Панюковым и Л. Д. Белым, в дальнейшем она была существенно доработана Е. М. Сергеевым (1978) и положена в основу ГОСТа 25100-82. Выделяются 2 класса грунтов: скальные и дисперсные. В классе скальных грунтов различают группы магматические (эффузивные и интрузивные), метаморфические, осадочные сцементированного и искусственного грунта. Среди осадочных сцементированных грунтов выделяется подгруппа химически осаждённых (хемогенных) и органогенных грунтов (кремнистые, карбонатные, сульфатные и галоидные) и подгруппа обломочных сцементированных грунтов (крупнообломочные, песчаные, пылеватые и глинистые). Класс дисперсных грунтов включает осадочные несцементированные и искусственные грунты. Осадочные несцементированные грунты подразделяются на несвязные грунты — крупнообломочные, мелкообломочные (песчаные) и связные грунты — пылеватые (лёссовые), глинистые, сапропелево-торфяные и почвы. Искусственные грунты классифицируются по способу преобразования породы в скальный грунт, что определяется в основном особенностями исходных пород. Группа искусственных дисперсных грунтов включает искусственно изменённые, уплотнённые, культурные слои, насыпные и намывные грунты.
Реклама
Дисперсные грунты
Общая классификация относится к немёрзлым грунтам. Дисперсные грунты, находящиеся в мёрзлом состоянии, являются самостоятельным классом пород (наряду со скальными и дисперсными немёрзлыми) и обладают специфическими структурными связями за счёт наличия льда; это определяет существенная зависимость их свойств от температуры. При понижении температуры прочность структурных связей возрастает, а при повышении — снижается, что сопровождается значительным изменением свойств мёрзлых дисперсных грунтов (свойства скальных мёрзлых грунтов мало отличаются от их свойств в талом состоянии). Дальнейшее подразделение грунтов в пределах каждой подгруппы осуществляется по петрографическому (литологическому) принципу с выделением соответствующих типов. Общая классификация грунтов служит основой для разработки частных классификаций, в которых проводится выделение более мелких таксономических единиц (видов, разновидностей) на основании их состава, строения, состояния или отдельных свойств. Так, существуют частные классификации скальных грунтов по временному сопротивлению на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии, степени размягчаемости в воде, степени растворимости и т.д. Для дисперсных грунтов распространение получили частные классификации по гранулометрическому составу, числу пластичности, показателю консистенции, относительному набуханию, относительной просадочности, сжимаемости и т.д. Мёрзлые дисперсные грунты подразделяются в частных классификациях по степени цементации льдом. Региональные классификации разрабатываются применительно к определенной территории и строятся на основе геолого-структурного плана района с выделением формаций, геолого-генетических комплексов и петрографических типов пород. Отраслевые классификации составляются исходя из задач определенного вида строительства: гидротехнического, гражданско-промышленного, мелиоративного, дорожного и т.д.
Свойства грунтов
Состав, структура (обусловлена характером внутренних связей, размером, формой, расположением и количественным соотношением основных структурных элементов) и текстура (совокупность признаков, характеризующих пространственное расположение структурных элементов грунта) определяют качество грунтов при их использовании. Среди важнейших свойств грунтов выделяются физические (плотность, теплопроводность, электропроводность, магнитные свойства, диэлектрическая проницаемость и др.), физико-химические (растворимость, адсорбционные и коррозийные свойства, набухаемость и усадочность, липкость, пластичность и т.д.) и механические свойства (упругость, общая деформируемость, сжимаемость, просадочность, прочность на одноосное сжатие, прочность на разрыв, сопротивление сдвигу, реологические свойства). Показатели таких свойств грунтов, как пластичность, прочность на одноосное сжатие, используются в качестве классификационных и служат основой для составления частных и иногда отраслевых классификаций; показатели упругости, общей деформируемости, прочности на сдвиг — в инженерных расчётах устойчивости сооружений, их осадки, фильтрационных потерь воды и т.д. Показатели ряда свойств (плотности, сжимаемости, просадочности) используются в качестве как классификационных, так и расчётных.
Применение грунтов
Свойства грунтов определяют условия возведения инженерных сооружений, ведения горных работ. В зависимости от прочности, трещиноватости, выветрелости, липкости грунтов выбирают технологию и способ ведения горных работ. Для оценки водопритоков в горные выработки, а также эффективности работы водопонижающих систем и прогноза подтопления территории определяют фильтрационные свойства грунтов. Расчёт крутизны и устойчивости откосов открытых горных выработок, а также устойчивости сводов подземных выработок проводится на основании показателей прочности грунтов на сдвиг и разрыв. В тех случаях, когда грунты не отвечают требованиям, предъявляемым к основаниям возводимых сооружений (при повышенной трещиноватости и водопроницаемости пород, высокой просадочности, сильной сжимаемости, суффозионной неустойчивости или высокой растворимости), проводится искусственное улучшение их свойств. Для этой цели применяют различные способы осушения грунтов (дренирование и электроосмотическое водопонижение), механические уплотнения и кольматации глинистыми растворами; инъекционные закрепления (закачивание в грунт цементных растворов, жидкого стекла, битумов и битумных эмульсий, синтетических и природных смол); закрепления грунтов, основанного на использовании замораживания, термических и электрохимических способов обработки (электрообработка, электролитическая обработка). См. также закрепление грунтов.
