Приложение 11 (Л). Номенклатура слабых грунтов и их частные классификации

Приложение 11(Л)

Номенклатура
слабых грунтов и их частные классификации

Торф - органогенная осадочная порода, формирующаяся в результате отмирания болотной растительности при избыточном количестве влаги и недостаточном доступе воздуха.

Для торфа характерна высокая влагоемкость и влажность в естественном состоянии (в пределах 150 - 1000%). Твердое вещество высушенного торфа состоит из не вполне разложившихся растительных остатков (растительного волокна, продуктов разложения растительных остатков), темного бесструктурного вещества (гумуса) и неорганических примесей. Волокнистая часть торфа при достаточном ее содержании может образовывать своеобразный структурный каркас, ячейки которого заполнены аморфной массой из продуктов разложения и неорганических примесей. Механические свойства торфов зависят от их структурных особенностей, определяемых степенью волокнистости, плотностью, влажностью и составом торфообразователей, косвенно отражаемых величиной конституционной зольности торфа. При зольности менее 5% состав торфообразователей соответствует условиям формирования верхового болота. Торф в этом случае следует называть малозольным (верховым). При зольности от 5 до 20% состав торфообразователей соответствует условиям формирования низинного болота и торф следует называть средней зольности (низинным). При зольности 20 - 40% торф следует относить к высокозольным (минерализованным). Значения показателей механических свойств торфяных грунтов ориентировочно можно установить по основным показателям их состава и состояния по таблице Л.1.

Сапропели представляют собой озерные отложения, образующиеся в водоемах в результате отмирания животных и растительных организмов и оседания минеральных частиц, заносимых водой и ветром. Механические свойства сапропелей зависят от их структурных особенностей, состава и плотности - влажности в природном состоянии. Значения показателей механических свойств сапропелевых грунтов ориентировочно можно определить по табл. Л.2.

Болотный мергель представляет собой рыхлую осадочную породу, образовавшуюся в озерно-болотных условиях при поступлении в водоемы воды, содержащей в растворенном виде кислый углекислый кальций Са (). По мере испарения воды и удаления из нее из раствора выпадает углекислый кальций . Болотный мергель может подстилать торфяную толщу или переслаиваться с торфяными пластами. Мергель содержит от 25 до 50% карбоната кальция. Остальная часть состоит из песчаных, глинистых, илистых частиц и растительных остатков различной степени разложения. Механические свойства болотного мергеля в зависимости от величины природной влажности ориентировочно можно определить по табл. Л.3.

Илы представляют собой глинистые горные породы в начальной стадии формирования, которые образовались в виде структурного осадка в воде при наличии микробиологических процессов и имеют в природном залегании влажность, превышающую влажность на границе текучести. Коэффициент пористости > 1 для супесей и суглинков и > 1,5 - для глин.

Развитие в этих грунтах микробиологических процессов, связанных с их органическими составляющими, является одним из важнейших факторов, отличающих илы от других слабых грунтов, содержащих не более 10% органических веществ. Для илов характерно наличие предела структурной прочности на сжатии (при компрессии).

Частные классификации илов следует разрабатывать для одного генезиса и фации и примерно одного возраста (т.е. стадии диагенеза). По фациально-генетическим признакам могут быть выделены три основных вида илов: морские, озерные и аллювиальные. Однако такая классификация илов целесообразна главным образом с точки зрения различия в условиях залегания. Если морские илы залегают пластами большой мощности и в значительной степени однородны, то аллювиальные илы отличаются значительной неоднородностью в силу условий осадконакопления.

Механические свойства илов определяются не столько генетико-фациальным условием, сколько их составом и состоянием (в котором могут непосредственно отражаться и фациально-генетические особенности). В связи с этим ориентировочные значения физико-механических характеристик для илов можно устанавливать независимо от их вида, учитывая только состав и состояние, в соответствии с табл. Л.4.

Иольдиевые глины - особая разновидность морских илов ледникового возраста. Верхние слои иольдиевых глин мощностью 0,3 - 2 м имеют сравнительно высокую плотность и прикрывают нижележащую толщу отложений, характеризующихся высокой влажностью (> 60%), резкой потерей прочности при перемятии, малой упрочняемостью при уплотнении, низкой водопроницаемостью. Иольдиевые глины обладают пределом структурной прочности на сжатии. Они делятся на разновидности по относительной влажности

, (Л.1)

где W - природная влажность;

- влажность на границе текучести.

Значения механических характеристик иольдиевых глин приведены в табл. Л.5.

2.3.7. Грунты мокрых солончаков представляют собой специфическую разновидность минеральных слабых грунтов. Они отличаются от солончаков других типов избыточным увлажнением в течение всего года. Постоянному их переувлажнению способствует близкий уровень минерализованных грунтовых вод; увеличенный приток поверхностных вод, обусловленный расположением мокрых солончаков в понижениях рельефа; слабая испаряемость воды из солевых растворов. Основные характеристики механических свойств мокрых солончаков при одном и том же составе, отражаемом числом пластичности, хорошо коррелируются с коэффициентом консистенции независимо от содержания солей. По величине коэффициента консистенции грунты мокрых солончаков делятся на пять разновидностей (А, Б, В, Г, Д). Значения механических характеристик мокрых солончаков представлены в табл.Л.6.

Переувлажненные глинистые грунты. К слабым могут относиться и глинистые грунты различного возраста, но имеющие в природном состоянии повышенную влажность. При этой влажности грунты имеют показатель текучести .

Ориентировочные значения механических характеристик переувлажненных глинистых грунтов даны в табл. Л.7.

Органоминеральные слабые грунты. Наряду с органоминеральными сапропелями имеется целая группа грунтов, представляющих собой переходную стадию от органических к минеральным. Свойства этих грунтов зависят от содержания органических веществ и по мере увеличения содержания органики свойства их меняются от характерных для минеральных слабых грунтов (илов, глин и т.п.) до свойств высокозольных торфов.

Механические свойства органоминеральных грунтов в значительной степени зависят от условий формирования породы. Чаще всего органоминеральные грунты встречаются на переходах через поймы рек, староречья и т.п. В этих условиях минеральная часть грунта обычно имеет аллювиальное происхождение. Органоминеральные грунты могут перекрываться слоями минеральных или органических грунтов или переслаиваться с ними в соответствии со сменой условий осадконакопления. В связи с указанными особенностями эти грунты могут иметь широкий диапазон изменения состава, плотности, а следовательно, прочности и сжимаемости.

Чрезвычайное разнообразие условий формирования органоминеральных грунтов не позволяет дать их детальную строительную классификацию, включающую данные о физико-механических свойствах. Свойства подобных грунтов исследуют обычно применительно к некоторым региональным условиям. Классификацию органоминеральных грунтов следует строить по схеме: вид (по содержанию органики); подвид (по числу пластичности); разновидность (по показателю текучести). При этом целесообразно выделять три вида органоминеральных грунтов: торфянистый с содержанием органики от 60 до 30%; сильно заторфованный с содержанием органики от 30 до 20%; заторфованный с содержанием органики от 20 до 10%. Внутри каждого вида выделяются четыре подвида по числу пластичности (супесь, суглинок, тощая глина, жирная глина), которые делятся на пять разновидностей по состоянию с показателем текучести: 0,5 - 0,75; 0,75 - 1,0; 1,0 - 1,5; 1,5 - 2,0 и 2,0 - 2,5.

Ориентировочные значения основных показателей механических свойств для некоторых органоминеральных грунтов представлены в табл. Л.8.

Таблица Л.1.

Частная классификация и расчетные значения показателей механических свойств торфяных грунтов

Разновидность	Природная влажность W, %	Вид по		Подвид	Сопротивляемость сдвигу по крыльчатке с_усл, МПа		Сжимаемость
		степени разложения D_dp	степени волокнистости Ф, %		в природном залегании	после уплотнения под нагрузкой (р = 0,05 МПа)	Модуль деформации Е, (МПа) при нагрузке р, МПа		Модуль осадки е_р (мм/м) при нагрузке р, МПа
							0,05	0,1	0,05	0,1
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Осушенный (или уплотненный)	< 300	< 25	> 75	мз	> 0,049	> 0,250	> 0,25	> 0,33	< 200 (< 100)	< 300 (< 200)
				сз	> 0,042	> 0,172
		25 - 40	75 - 60	мз	> 0,030	> 0,125
					> 0,033	> 0,105
		> 40	< 60	мз	> 0,019	> 0,080
				сз	> 0,026	> 0,073
Маловлажный	300 - 600	< 25	> 75	мз	0,049 - 0,026	0,250 - 0,136	0,25 - 0,15	0,33 - 0,23	200 - 350 (100 - 250)	300 - 420 (200 - 370)
				сз	0,042 - 0,022	0,172 - 0,090
		25 - 40	75 - 60	мз	0,030 - 0,017	0,125 - 0,060
				сз	0,033 - 0,016	0,105 - 0,056
		> 40	< 60	мз	0,019 - 0,008	0,080 - 0,036
				сз	0,026 - 0,013	0,073 - 0,036
Средней влажности	600 - 900	< 25	> 75	мз	0,026 - 0,016	0,136 - 0,087	0,15 - 0,11	0,23 - 0,19	350 - 450 (250 - 400)	420 - 530 (370 - 500)
				сз	0,022 - 0,016	0,090 - 0,066
		25 - 40	75 - 60	мз	0,017 - 0,010	0,060 - 0,042
		> 40		сз	0,016 - 0,011	0,056 - 0,035
			60	мз	0,008 - 0,005	0,036 - 0,021
				сз	0,013 - 0,008	0,036 - 0,022
Очень влажный	900 - 1200	< 25	> 75	мз	0,016 - 0,011	0,087 - 0,062	0,11 - 0,09	0,19 - 0,17	450 - 550 (400 - 470)	530 - 600 (500 - 550)
				сз	0,016 - 0,011	0,062 - 0,046
		25 - 40	75 - 60	мз	0,010 - 0,006	0,042 - 0,028
				сз	-	-
		> 40	< 60	мз	0,005 - 0,003	0,021 - 0,015
				сз	-	-
Избыточно влажный	> 1200	< 25	> 75	мз	0,011 - 0,007	0,062 - 0,038	0,090 - 0,085	0,17 - 0,15	550 - 600 (470 - 490)	600 - 650 (550 - 570)
				сз	0,011 - 0,006	0,046 - 0,020
		25 - 40	75 - 60	мз	-	-
				сз	-	-
		> 40	< 60	мз	-	-
				сз	-	-

Примечания: 1. В скобках даны средние значения модулей осадки, без скобок - максимальные.

2. мз - малозольный торф (потери при прокаливании ); сз - торф средней зольности ().

3. Величины показателей механических свойств при промежуточных значениях влажности определяются интерполяцией.

Таблица Л.2.

Частная классификация и расчетные значения показателей механических свойств сапропелевых грунтов

Группа грунта	Содержание органических веществ П, %	Разновидность грунта		Сопротивляемость сдвигу по крыльчатке с_усл, МПа		Сжимаемость
		наименование	определяющий признак (влажность W, %)	в природном залегании	после уплотнения под нагрузкой (р = 0,05 МПа)	Модуль деформации Е (МПа) при нагрузке р = 0,05 МПа	Модуль осадки е_p (мм/м) при нагрузке р = 0,05 МПа
Органический	> 60	Маловлажный	< 200	> 0,02	> 0,03	> 0,3	< 150
		Средней
		влажности	200 - 500	0,02 - 0,01	0,030 - 0,015	0,3 - 0,1	150 - 400
		Сильно
		влажный	500 - 1000	0,01 - 0,001	0,015 - 0,003	< 0,1	> 400
		Избыточно
		влажный
		(жидкий)	> 1000	< 0,001	< 0,003	-	-
Органо- минеральный	10 - 60	Маловлажный	< 150	> 0,02	> 0,03	> 0,5	< 100
		Средней
		влажности	150 - 400	0,02 - 0,01	0,030 - 0,015	0,5 - 0,2	100 - 250
		Сильно
		влажный	400 - 900	0,01 - 0,001	0,015 - 0,003	0,2	260
		Избыточно
		влажный
		(жидкий)	> 900	< 0,001	< 0,003	-	-

Примечание. Величины показателей механических свойств при промежуточных значениях влажности определяются интерполяцией.

Таблица Л.3.

Частная классификация и расчетные значения показателей механических свойств болотного мергеля

Разновидность грунта	Природная влажность W, %	Содержание СаСО3, %	Сопротивляемость сдвигу по крыльчатке c_усл, МПа		Сжимаемость
					Модуль деформации E (МПа) при нагрузке p = 0,05 МПа	Модуль осадки е_p (мм/м) при нагрузке р = 0,05 МПа
Маловлажный	< 100		> 0,02	> 0,03	> 0,125	< 400
Средней влажности	100 - 300	25 - 50	0,02 - 0,01	0,03 - 0,015	< 0,125	> 400
Очень влажный	> 300	-	< 0,01	< 0,015	-	-

Таблица Л.4.

Частная классификация и расчетные значения показателей
механических свойств илов

Подвид грунта	Число Пластичности I_p	Модуль деформации Е в зависимости от показателя текучести I_L,МПа					Сопротивляемость сдвигу по крыльчатке с_усл в зависимости от показателя текучести I_L, МПа					Коэффициент фильтрации K_I0, в зависимости от показателя текучести I_L,м/сут
		0,75 - 1,0	1,0 - 1,5	1,5 - 2,0	2,0 - 2,0	2,5 - 3,0	0,5 - 1,0	1,0 - 1,5	1,5 - 2,0	2,0 - 2,5	2,5 - 3,0	1 - 2	2 - 3
Супесчаный	1 <= I_p < 7
	3	4,6 - 4,4	4,4 - 3,9	3,9 - 3,6	3,6 - 3,3	3,3 - 3,1	0,040 - 0,035	0,035	0,026 - 0,021	0,021 - 0,018	0,018	1,7 * 10(-2)	-
	5	<= 4	<=3,6	<= 3,3	<= 3,1	<= 2,9		0,026			0,017	8,6 * 10(-2)
Суглинистый	7 <= I_p < 17
	11	1,6 - 1,4	1,4 - 1,2	1,2 - 1,1	1,1 - 1,05	1,05 - 1,0
	12	1,9 - 1,6	1,6 - 1,3	1,3 - 1,2	1,2 - 1,05	1,05 - 0,95	0,030 - 0,027	0,077 - 0,022	0,022 - 0,017	1,017 - 0,013	0,013 - 0,011	8,6 * 10(-4)	2,6 * 10(-3)
	13	2,6 - 2,3	2,3 - 1,8	1,8 - 1,4	1,4 - 1,1	1,1 - 0,8						2,6 * 10(-3)	1,21 * 10(-2)
	14	5 - 4	4 - 2,5	2,5 - 1,8	1,8 - 1,1	1,1 - 0,6
Глинистый	I_p > = 17
	26	1,3 - 1,2	1,2 - 0,9	0,9 - 0,5	0,5 - 0,3	-	0,014 - 0,013	0,013 - 0,011	0,011 - 0,009	0,009 - 0,008	-
	30	1,4 - 0,8	0,8 - 0,5	0,5 - 0,35	0,35 - 0,30	-	0,020 - 0,016	0,016 - 0,012	0,012 - 0,010	-	-	4,32 * 10(-5)	3,46 * 10(-4)
	35	1,0 - 0,65	0,66 - 0,40	0,40 - 0,32	0,32 - 0,30	-	0,030 - 0,021	0,021 - 0,008	0,008 - 0,002	-	-	3,46 * 10(-4)	6,90 * 10(-4)
	45	0,45 - 0,40	0,40 - 0,35	0,35 - 0,30	0,30 - 0,25	-	0,032 - 0,024	0,024 - 0,014	0,014 - 0,012	-	-	-	-

Таблица Л.5.

Частная классификация и расчетные значения показателей механических свойств иольдиевых глин

Разновидность грунта	Относительная влажность, W_отн	Сцепление С, МПа	Угол внутреннего трения фи, град.	Структурное сцепление С_с, МПа	Предел структурной прочности при компрессии, МПа	Модуль осадки е_р (мм/м) при нагрузке р, МПа
						0,02	0,10
Текучепластичная	< 1,0	0,015	> 7	> 0,01	-	7 - 9	15 - 40
Скрытотекучая А	1,0 - 1,5	0,02 - 0,01	7 - 3	0,015 - 0,007	> 0,05	9 - 11	40 - 120
Скрытотекучая Б	1,5 - 2,5	0,015 - 0,005	3 - 0	0,007 - 0,003	0,05 - 0,018	11 - 14	120 - 250

Таблица Л.6.

Частная классификация и расчетные значения показателей механических свойств мокрых солончаков

Разновидность грунта	Показатель текучести (I_L)	Подвид (по пластичности)	Показатели механических свойств
			Сцепление С, МПа	Угол внутреннего трения фи , град.	Модуль деформации Е (МПа) при нагрузке р = 0,05 МПа
А	0,5 - 0,75	Супесчаный	0,07 - 0,04	35 - 25	4,6 - 3,2
		Суглинистый	0,04 - 0,025	25 - 17	2,5 - 1,6
Б	0,75 - 1,0	Супесчаный	0,04 - 0,02	25 - 18	3,2 - 2,5
		Суглинистый	0,025 - 0,015	17 - 13	1,6 - 1,3
В	1,0 - 1,5	Супесчаный	0,02 - 0,01	18 - 10	2,5 - 1,9
		Суглинистый	0,015 - 0,005	13 - 7	1,3 - 0,9
Г	1,5 - 2,0	Супесчаный	0,01 - 0,0	10 - 8	1,9 - 1,6
		Суглинистый	0,005 - 0,0	7 - 5	0,9 - 0,8
Д	> 2,0	Супесчаный	0,0	> 8	< 1,6
		Суглинистый	0,0	< 5	< 0,8

Примечание. К супесчаному грунту относить при ; к суглинистому - при ; - число пластичности.

Таблица Л.7.

Частная классификация и расчетные значения показателей механических свойств переувлажненных глин

Разновидность грунта		Подвид по пластичности	Плотность ро, г/см3	Показатель механических свойств
наименование	определяющий признак (показатель текучести I_L)			сцепление С, МПа	угол внутреннего трения фи, град.	модуль деформации Е, МПа
Мягкопластичный	0,5 - 0,75	Супесь	1,90	0,005	20	38
		Суглинок	1,90	0,015	17	19
		Глина	1,95	0,020	14	2
Текучепластичный	0,75 - 1,0	Супесь	1,85	0,002	18	19
		Суглинок	1,85	0,010	13	12,5
		Глина	1,90	0,010	8	3
Текучий	>= 1,0	Супесь	1,85	0,0	14	12,5
		Суглинок	1,80	0,005	10	6
		Глина	1,80	0,005	6	3

Таблица Л.8.

Частная классификация и расчетные значения показателей механических свойств органоминеральных грунтов в зависимости от разновидности по коэффициенту консистенции*

Вид грунта	Подвид	Сцепление С, МПа				Угол внутреннего трения фи, град.				Модуль осадки е_р (мм/м) при нагрузке р = 0,25 МПа
		А	Б	В	Г	А	Б	В	Г	А	Б	В	Г
Торфянистый (30 < П <= 60)%	Глина тощая 17 I_p < 27	-	0,055	-	0,03	-	15	-	10	-	100	-	180
	Глина жирная I_p >= 27	-	-	0,070	-	-	-	6	-	-	-	150	-
Заторфованный (10 < П < 20)%	Суглинок 7 <= I_p < 17	0,06	-	-	-	20	-	-	-	55	-	-	-
	Глина тощая 17 <= I_p < 27	0,043	-	-	-	11	-	-	-	70	-	-	-

______________________________

* Разновидности грунта соответствуют следующим значениям коэффициента консистенции: А - 0,5 - 0,75; Б - 0,75 - 1,0; В - 1,0 - 1,5; Г - 1,5 - 2,0.