Таблица классификации грунтов по группам




От надежности функционирования системы «основание-фундамент-сооружение» зависит и срок эксплуатации здания, и уровень «качества жизни» его жильцов. Причем, надежность указанной системы базируется именно на характеристиках грунта, ведь любая конструкция должна опираться на надежное основание.

Именно поэтому, успех большинства начинаний строительных компаний зависит от грамотного выбора месторасположения строительной площадки. И такой выбор, в свою очередь, невозможен без понимания тех принципов, на которых основывается классификация грунтов.

С точки зрения строительных технологий существуют четыре основных класса, к которым принадлежат:

- скальные грунты, структура которых однородна и основана на жестких связях кристаллического типа;
- дисперсные грунты, состоящие из несвязанных между собой минеральных частиц;
- природные, мерзлые грунты, структура которых образовалась естественным путем, под действием низких температур;
- техногенные грунты, структура которых образовалась искусственным путем, в результате деятельности человека.

Впрочем, подобная классификация грунтов имеет несколько упрощенный характер и показывает только на степень однородности основания. Исходя из этого, любой скальный грунт представляет собой монолитное основание, состоящее из плотных пород. В свою очередь, любой нескальный грунт основан на смеси минеральных и органических частиц с водой и воздухом.

Разумеется, в строительном деле пользы от такой классификации немного. Поэтому, каждый тип основания разделяют на несколько классов, групп, типов и разновидностей. Подобная классификация грунтов по группам и разновидностям позволяет без труда сориентироваться в предполагаемых характеристиках будущего основания и дает возможность использовать эти знания в процессе строительства дома.

Например, принадлежность к той или иной группе в классификации грунтов определяется характером структурных связей, влияющих на прочностные характеристики основания. А конкретный тип грунта указывает на вещественный состав почвы. Причем, каждая классификационная разновидность указывает на конкретное соотношение компонентов вещественного состава.

Таким образом, глубокая классификация грунтов по группам и разновидностям дает вполне персонифицированное представление обо всех преимущества и недостатки будущей строительной площадки.

Например, в наиболее распространенном на территории европейской части России классе дисперсных грунтов имеется всего две группы, разделяющие эту классификацию на связанные и несвязанные почвы. Кроме того, в отдельную подгруппу дисперсного класса выделены особые, илистые грунты.

Такая классификация грунтов означает, что среди дисперсных грунтов имеются группы, как с ярко выраженными связями в структуре, так и с отсутствием таковых связей. К первой группе связанных дисперсных грунтов относятся глинистые, илистые и заторфованные виды почвы. Дальнейшая классификация дисперсных грунтов позволяет выделить группу с несвязной структурой – пески и крупнообломочные грунты.

В практическом плане подобная классификация грунтов по группам позволяет получить представление о физических характеристиках почвы «без оглядки» на конкретный вид грунта. У дисперсных связных грунтов практически совпадают такие характеристики, как естественная влажность (колеблется в пределах 20%), насыпная плотность (около 1,5 тонн на кубометр), коэффициент разрыхления (от 1,2 до 1,3), размер частиц (около 0,005 миллиметра) и даже число пластичности.

Аналогичные совпадения характерны и для дисперсных несвязных грунтов. То есть, имея представление о свойствах одного вида грунта, мы получаем сведения о характеристиках всех видов почвы из конкретной группы, что позволяет внедрять в процесс проектирования усредненные схемы, облегчающие прочностные расчеты.

Кроме того, помимо вышеприведенных схем, существует и особая классификация грунтов по трудности разработки. В основе этой классификации лежит уровень «сопротивляемости» грунта механическому воздействию со стороны землеройной техники.

Причем, классификация грунтов по трудности разработки зависит от конкретного вида техники и разделяет все типы грунтов на 7 основных групп, к которым принадлежат дисперсные, связанные и несвязанные грунты (группы 1-5) и скальные грунты (группы 6-7).

Песок, суглинок и глинистые грунты (принадлежат к 1-4 группе) разрабатывают обычными экскаваторами и бульдозерами. А вот остальные участники классификации требуют более решительного подхода, основанного на механическом рыхлении или взрывных работах. В итоге, можно сказать, что классификация грунтов по трудности разработки зависит от таких характеристик, как сцепление, разрыхляемость и плотность грунта.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ГРУНТОВ ЧЕТВЕРТИЧНОГО ВОЗРАСТА



Типы грунтовОбозначение
Аллювиальные (речные отложения)a
Озерныеl
Озерно-аллювиальныеlа
Делювиальные (отложения дождевых и талых вод на склонах и у подножия возвышенностей) d
Аллювиально-делювиальныеad
Эоловые (осаждения из воздуха): эоловые пески, лессовые грунтыL
Гляциальные (ледниковые отложения)g
Флювиогляциальные (отложении ледниковых потоков)f
Озерно-ледниковыеlg
Элювиальные (продукты выветривания горных пород, оставшиеся на месте образования)е
Элювиально-делювиальноеed
Пролювиальные (отложения бурных дождевых потоков в горных областях)p
Аллювиально-пролювиальныеap
Морскиеm


РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ОСНОВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ



Характеристики Формула
Плотность сухого грунта, г/см3 (т/м3) ρd = ρ/(1 + w)
Пористость % n = (1 − ρd /ρs)·100
Коэффициент пористости e = n/(100 − n) или e = (ρs − ρd)/ ρd
Полная влагоемкость ω0 = eρw /ρs
Степень влажности
Число пластичности Ip = ωL − ωp
Показатель текучести IL = (ω − ωp)/(ωL − ωp)


ПЛОТНОСТЬ ЧАСТИЦ ρs ПЕСЧАНЫХ И ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ



Грунт ρs, г/см3
диапазон средняя
Песок 2,65–2,67 2,66
Супесь 2,68–2,72 2,70
Суглинок 2,69–2,73 2,71
Глина 2,71–2,76 2,74


КЛАССИФИКАЦИЯ СКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ



Грунт Показатель
По пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии, МПа
Очень прочный Rc > 120
Прочный 120 ≥ Rc > 50
Средней прочности 50 ≥ Rc > 15
Малопрочный 15 ≥ Rc > 5
Пониженной прочности 5 ≥ Rc > 3
Низкой прочности 3 ≥ Rc ≥ 1
Весьма низкой прочности Rc < 1
По коэффициенту размягчаемости в воде
Неразмягчаемый Ksaf ≥ 0,75
Размягчаемый Ksaf < 0,75
По степени растворимости в воде (осадочные сцементированные), г/л
Нерастворимый Растворимость менее 0,01
Труднорастворимый Растворимость 0,01—1
Среднерастворимый − || − 1—10
Легкорастворимый − || − более 10


КЛАССИФИКАЦИЯ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ И ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОМУ СОСТАВУ



Грунт Размер частиц, мм Масса частиц, % от массы
воздушно-сухого грунта
Крупнообломочный:
   валунный (глыбовый)
   галечниковый (щебенистый)
   гравийный (дресвяный)
>200
>10
>2		 >50
Песок:
   гравелистый
   крупный
   средней крупности
   мелкий
   пылеватый
>2
>0,5
>0,25
>0,1
>0,1
>25
>50
>50
≥75
<75


ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ И ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО СТЕПЕНИ ВЛАЖНОСТИ Sr



Грунт Степень влажности
Маловлажный 0 < Sr ≤ 0,5
Влажный 0,5 < Sr ≤ 0,8
Насыщенный водой 0,8 < Sr ≤ 1


ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ПЛОТНОСТИ СЛОЖЕНИЯ



Песок Подразделение по плотности сложения
плотный средней плотности рыхлый
По коэффициенту пористости
Гравелистый, крупный и средней крупности e < 0,55 0,55 ≤ e ≤ 0,7 e > 0,7
Мелкий e < 0,6 0,6 ≤ e ≤ 0,75 e > 0,75
Пылеватый e < 0,6 0,6 ≤ e ≤ 0,8 e > 0,8
По удельному сопротивлению грунта, МПа, под наконечником (конусом) зонда при статическом зондировании
Крупный и средней крупности независимо от влажности qc > 15 15 ≥ qc ≥ 5 qc < 5
Мелкий независимо от влажности qc > 12 12 ≥ qc ≥ 4 qc < 4
Пылеватый:
   маловлажный и влажный
   водонасыщенный
qc > 10
qc > 7
10 ≥ qc ≥ 3
7 ≥ qc ≥ 2
qc < 3
qc < 2
По условному динамическому сопротивлению грунта МПа, погружению зонда при динамическом зондировании
Крупный и средней крупности независимо от влажности qd > 12,5 12,5 ≥ qd ≥ 3,5 qd < 3,5
Мелкий:
   маловлажный и влажный
   водонасыщенный
qd > 11
qd > 8,5
11 ≥ qd ≥ 3
8,5 ≥ qd ≥ 2
qd < 3
qd < 2
Пылеватый маловлажный и влажный qd > 8,8 8,5 ≥ qd ≥ 2 qd < 2


ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ЧИСЛУ ПЛАСТИЧНОСТИ



Грунт Число пластичности, %
Супесь 1 < Ip ≤ 7
Суглинок 7 < Ip ≤ 17
Глина Ip > 17


ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЮ ТЕКУЧЕСТИ



Грунт Показатель текучести
Супесь: IL < 0
   пластичная 0 ≤ IL ≤ 1
   текучая IL > 1
Суглинок и глина:  
   твердые IL < 0
   полутвердые 0 ≤ IL ≤ 0,25
   тугопластичные 0,25 ≤ IL ≤ 0,5
   мягкопластичные 0,5 ≤ IL ≤ 0,75
   текучепластичные 0,75 ≤ IL ≤ 1
   текучие IL > 1


ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ИЛОВ ПО КОЭФФИЦИЕНТУ ПОРИСТОСТИ



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


ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ САПРОПЕЛЕЙ ПО ОТНОСИТЕЛЬНОМУ СОДЕРЖАНИЮ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА



Сапропель Относительное содержание вещества
Минеральный 0,1 < Iот ≤ 0,3
Среднеминеральный 0,3 < Iот ≤ 0,5
Слабоминеральный Iот > 0,5


НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ МОДУЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ Е ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ



Возраст и происхождение грунтов Грунт Показатель текучести Значения Е, МПа, при коэффициенте пористости е
0,35 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,95 1,05 1,2 1,4 1,6
Четвертичные отложения: иллювиальные, делювиальные, озерно-аллювиальные Супесь 0 ≤ IL ≤ 0,75 – 32 24 16 10 7 – – – – –
Суглинок 0 ≤ IL ≤ 0,25 – 34 27 22 17 14 11 – – – –
0,25 < IL ≤ 0,5 – 32 25 19 14 11 8 – – – –
0,5 < IL ≤ 0,75 – – – 17 12 8 6 5 – – –
Глина 0 ≤ IL ≤ 0,25 – – 28 24 21 18 15 12 – – –
0,25 < IL ≤ 0,5 – – – 21 18 15 12 9 – – –
0,5 < IL ≤ 0,75 – – – – 15 12 9 7 – – –
флювиогляциальные Супесь 0 ≤ IL ≤ 0,75 – 33 24 17 11 7 – – – – –
Суглинок 0 ≤ IL ≤ 0,25 – 40 33 27 21 – – – – – –
0,25<IL≤0,5 – 35 28 22 17 14 – – – – –
0,5 < IL ≤ 0,75 – – – 17 13 10 7 – – – –
моренные Супесь и суглинок IL ≤ 0,5 75 55 45 – – – – – – – –
Юрские отложения оксфордского яруса Глина − 0,25 ≤ IL ≤ 0 – – – – – – 27 25 22 – –
0 < IL ≤ 0,25 – – – – – – 24 22 19 15 –
0,25 < IL ≤ 0,5 – – – – – – – – 16 12 10


Определение модуля деформации в полевых условиях

Модуль деформации определяют испытанием грунта статической нагрузкой, передаваемой на штамп. Испытания проводят в шурфах жестким круглым штампом площадью 5000 см2, а ниже уровня грунтовых вод и на больших глубинах — в скважинах штампом площадью 600 см2.

Зависимость осадки штампа от давления

Зависимость осадки штампа s от давления р



Схема испытания грунта прессиометром

Схема испытания грунта прессиометром


1 — резиновая камера; 2 — скважина; 3 — шланг; 4 — баллон сжатого воздуха: 5 — измерительное устройство

Зависимость деформаций стенок скважины от давления

Зависимость деформаций стенок скважины Δr от давления р

Для определения модуля деформации используют график зависимости осадки от давления, на котором выделяют линейный участок, проводят через него осредняющую прямую и вычисляют модуль деформации Е в соответствии с теорией линейно-деформируемой среды по формуле

E = (1 − ν2)ωdΔp / Δs

где v — коэффициент Пуассона (коэффициент поперечной деформации), равный 0,27 для крупнообломочных грунтов, 0,30 для песков и супесей, 0,35 для суглинков и 0,42 для глин; ω — безразмерный коэффициент, равный 0,79; d< — диаметр штампа; Δр — приращение давления на штамп; Δs — приращение осадки штампа, соответствующее Δр.


При испытании грунтов необходимо, чтобы толщина слоя однородного грунта под штампом была не менее двух диаметров штампа.

Модули деформации изотропных грунтов можно определять в скважинах с помощью прессиометра. В результате испытаний получают график зависимости приращения радиуса скважины от давления на ее стенки. Модуль деформации определяют на участке линейной зависимости деформации от давления между точкой р1, соответствующей обжатию неровностей стенок скважины, и точкой р2< после которой начинается интенсивное развитие пластических деформаций в грунте. Модуль деформации вычисляют по формуле

E = kr0Δp / Δr

где k — коэффициент; r0 — начальный радиус скважины; Δр — приращение давления; Δr — приращение радиуса, соответствующее Δр.


Коэффициент k определяется, как правило, путем сопоставления данных прессиометрии с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта штампом. Для сооружений II и III класса допускается принимать в зависимости от глубины испытания h следующие значения коэффициентов k в формуле: при h < 5 м k = 3; при 5 м ≤ h ≤ 10 м k< = 2; при 10 м < h ≤ 20 м k = 1,5.


Для песчаных и пылевато-глинистых грунтов допускается определять модуль деформации на основе результатов статического и динамического зондирования грунтов. В качестве показателей зондирования принимают: при статическом зондировании — сопротивление грунта погружению конуса зонда qc, а при динамическом зондирований — условное динамическое сопротивление грунта погружению конуса qd. Для суглинков и глин E = 7qc и E = 6qd; для песчаных грунтов E = 3qc, а значения Е по данным динамического зондирования приведены в таблице. Для сооружений I и II класса является обязательным сопоставление данных зондирования с результатами испытаний тех же грунтов штампами.



ЗНАЧЕНИЯ МОДУЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ Е ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ДАННЫМ ДИНАМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ



Песок Значения Е, МПа, при qd, МПа
2 3,5 7 11 14 17,5
Крупный и средней крупности 20–16 26–21 39–34 49–44 53–50 60–55
Мелкий 13 19 29 35 40 45
Пылеватый (кроме водонасыщенных) 8 13 22 28 32 35


Для сооружений III класса допускается определять Е только по результатам зондирования.


Определение модуля деформации в лабораторных условиях

В лабораторных условиях применяют компрессионные приборы (одометры), в которых образец грунта сжимается без возможности бокового расширения. Модуль деформации вычисляют на выбранном интервале давлений Δр = p2 − p1 графика испытаний (рис. 1.4) по формуле

Eoed = (1 + e0)β / a
где e0 — начальный коэффициент пористости грунта; β — коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта в приборе и назначаемый в зависимости от коэффициента Пуассона v; а — коэффициент уплотнения;


a = (e1 − e2)/(p2 − p1)

СРЕДНИЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА v< И КОЭФФИЦИЕНТА β



Грунт ν β = 1 − 2ν2 / (1 − ν)
Песок и супесь 0,30 0,74
Суглинок 0,35 0,62
Глина 0,42 0,40


КОЭФФИЦИЕНТЫ m ДЛЯ АЛЛЮВИАЛЬНЫХ, ДЕЛЮВИАЛЬНЫХ, ОЗЕРНЫХ И ОЗЕРНО-АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ГРУНТОВ ПРИ ПОКАЗАТЕЛЕ ТЕКУЧЕСТИ IL ≤ 0,75



Грунт Значения m при коэффициенте пористости e
0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,95 1,05
Супесь 4,0 4,0 3,5 3,0 2,0 – –
Суглинок 5,0 5,0 4,5 4,0 3,0 2,5 2,0
Глина – – 6,0 6,0 5,5 5,0 4,5


НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ СЦЕПЛЕНИИ c, кПа, И УГЛОВ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ φ, град, ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ



 
Песок Характеристика Значения с и φ при коэффициенте пористости e
0,45 0,55 0,65 0,75
Гравелистый и крупный с
φ		 2
43		 1
40		 0
38		 –
–
Средней крупности с
φ		 3
40		 2
38		 1
35		 –
–
Мелкий с
φ		 6
38		 4
36		 2
32		 0
28
Пылеватый с
φ		 8
36		 6
34		 4
30		 2
26


НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ СЦЕПЛЕНИЯ c, кПа, И УГЛОВ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ φ, град, ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ



Грунт Показатель текучести Характеристика Значения с и φ при коэффициенте пористости е
0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,95 1,05
Супесь 0<IL≤0,25 с
φ		 21
30		 17
29		 15
27		 13
24		 –
–		 –
–		 –
–
0,25<IL≤0,75 с
φ		 19
28		 15
26		 13
24		 11
21		 9
18		 –
–		 –
–
Суглинок 0<IL≤0,25 с
φ		 47
26		 37
25		 31
24		 25
23		 22
22		 19
20		 –
–
0,25<IL≤0,5 с
φ		 39
24		 34
23		 28
22		 23
21		 18
19		 15
17		 –
–
0,5<IL≤0,75 с
φ		 –
–		 –
–		 25
19		 20
18		 16
16		 14
14		 12
12
Глина 0<IL≤0,25 с
φ		 –
–		 81
21		 68
20		 54
19		 47
18		 41
16		 36
14
0,25<IL≤0,5 с
φ		 –
–		 –
–		 57
18		 50
17		 43
16		 37
14		 32
11
0,5<IL≤0,75 с
φ		 –
–		 –
–		 45
15		 41
14		 36
12		 33
10		 29
7


ЗНАЧЕНИЯ УГЛОВ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ φ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ДАННЫМ ДИНАМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ



Песок Значения φ, град, МПа при qd, МПа
2 3,5 7 11 14 17,5
Крупный и средней крупности 30 33 33 38 40 41
Мелкий 28 30 33 35 37 38
Пылеватый 28 28 30 32 34 35


ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ГРУНТОВ



Грунт k, м/сут
Галечниковый (чистый) >200
Гравийный (чистый) 100–200
Крупнообломочный с песчаным заполнителем 100–150
Песок:
   гравелистый
   крупный
   средней крупности
   мелкий
   пылеватый
50–100
25–75
10–25
2–10
0,1–2
Супесь 0,1–0,7
Суглинок 0,005–0,4
Глина <0,005
Торф:
   слаборазложившийся
   среднеразложившийся
   сильноразложившийся
1–4
0,15–1
0,01–0,15


ЗНАЧЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКОГО КРИТЕРИЯ



Число
определений		 v   Число
определений		 v   Число
определений		 v
6 2,07 13 2,56 20 2,78
7 2,18 14 2,60 25 2,88
8 2,27 15 2,64 30 2,96
9 2,35 16 2,67 35 3,02
10 2,41 17 2,70 40 3,07
11 2,47 18 2,73 45 3,12
12 2,52 19 2,75 50 3,16


ТАБЛИЦА 1.22. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА tα ПРИ ОДНОСТОРОННЕЙ ДОВЕРИТЕЛЬНОЙ ВЕРОЯТНОСТИ α



Число
определений
n−1 или n−2		 tα при α   Число
определений
n−1 или n−2		 tα при α
0,85 0,95 0,85 0,95
2 1,34 2,92 13 1,08 1,77
3 1,26 2,35 14 1,08 1,76
4 1,19 2,13 15 1,07 1,75
5 1,16 2,01 16 1,07 1,76
6 1,13 1,94 17 1,07 1,74
7 1,12 1,90 18 1,07 1,73
8 1,11 1,86 19 1,07 1,73
9 1,10 1,83 20 1,06 1,72
10 1,10 1,81 30 1,05 1,70
11 1,09 1,80 40 1,06 1,68
12 1,08 1,78 60 1,05 1,67
< /br>