1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУНТОВ
Грунты оснований зданий и сооружений подразделяются на два класса [1]: скальные (грунты с жесткими связями) и нескальные (грунты без жестких связей).
В классе скальных грунтов выделяют магматические, метаморфические и осадочные породы, которые подразделяются по прочности, размягчаемости и растворимости в соответствии с табл. 1.4. К скальным грунтам, прочность которых в водонасыщенном состоянии менее 5 МПа (полускальные), относятся глинистые сланцы, песчаники с глинистым цементом, алевролиты, аргиллиты, мергели, мелы. При водонасыщении прочность этих грунтов может снижаться в 2—3 раза. Кроме того, в классе скальных грунтов выделяются также искусственные — закрепленные в естественном залегании трещиноватые скальные и нескальные грунты.
ТАБЛИЦА 1.4. 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 |
Эти грунты подразделяются по способу закрепления (цементация, силикатизация, битумизация, смолизация, обжиг и др.) и по пределу прочности на одноосное сжатие после закрепления так же, как и скальные грунты (см. табл. 1.4).
Нескальные грунты подразделяют на крупнообломочные, песчаные, пылевато-глинистые, биогенные и почвы.
К крупнообломочным относятся несцементированные грунты, в которых масса обломков крупнее 2 мм составляет 50 % и более. Песчаные — это грунты, содержащие менее 50 % частиц крупнее 2 мм и не обладающие свойством пластичности (число пластичности Iр < 1 %).
ТАБЛИЦА 1.5. 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 |
Крупнообломочные и песчаные грунты классифицируются по гранулометрическому составу (табл. 1.5) и по степени влажности (табл. 1.6).
ТАБЛИЦА 1.6. 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 |
Свойства крупнообломочного грунта при содержании песчаного заполнителя более 40 % и пылевато-глинистого более 30 % определяются свойствами заполнителя и могут устанавливаться по испытанию заполнителя. При меньшем содержании заполнителя свойства крупнообломочного грунта устанавливают испытанием грунта в целом. При определении свойств песчаного заполнителя учитывают следующие его характеристики — влажность, плотность, коэффициент пористости, а пылевато-глинистого заполнителя — дополнительно число пластичности и консистенцию.
Основным показателем песчаных грунтов, определяющим их прочностные и деформационные свойства, является плотность сложения. По плотности сложения пески подразделяются по коэффициенту пористости е, удельному сопротивлению грунта при статическом зондировании qс и условному сопротивлению грунта при динамическом зондировании qd (табл. 1.7).
При относительном содержании органического вещества 0,03 < Iот ≤ 0,1 песчаные грунты называют грунтами с примесью органических веществ. По степени засоленности крупнообломочные и песчаные грунты подразделяют на незасоленные и засоленные. Крупнообломочные грунты относятся к засоленным, если суммарное содержание легко- и среднерастворимых солей (% от массы абсолютно сухого грунта) равно или более:
- – 2 % — при содержании песчаного заполнителя менее 40 % или пылевато-глинистого заполнителя менее 30 %;
- – 0,5 % — при содержании песчаного заполнителя 40 % и более;
- – 5 % — при содержании пылевато-глинистого заполнителя 30 % и более.
Песчаные грунты относятся к засоленным, если суммарное содержание указанных солей составляет 0,5 % и более.
Пылевато-глинистые грунты подразделяют по числу пластичности Ip (табл. 1.8) и по консистенции, характеризуемой показателем текучести IL (табл. 1.9).
ТАБЛИЦА 1.7. 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 |
ТАБЛИЦА 1.8. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ЧИСЛУ ПЛАСТИЧНОСТИ
| Грунт | Число пластичности, % |
| Супесь | 1 < Ip ≤ 7 |
| Суглинок | 7 < Ip ≤ 17 |
| Глина | Ip > 17 |
Среди пылевато-глинистых грунтов необходимо выделять лёссовые грунты и илы. Лёссовые грунты — это макропористые грунты, содержащие карбонаты кальция и способные при замачивании водой давать под нагрузкой просадку, легко размокать и размываться. Ил — водонасыщенный современный осадок водоемов, образовавшийся в результате протекания микробиологических процессов, имеющий влажность, превышающую влажность на границе текучести, и коэффициент пористости, значения которого приведены в табл. 1.10.
ТАБЛИЦА 1.9. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЮ ТЕКУЧЕСТИ
| Грунт | Показатель текучести |
| Супесь: твердая пластичная текучая |
IL < 0 0 ≤ IL ≤ 1 IL > 1 |
| Суглинок и глина: твердые полутвердые тугопластичные мягкопластичные текучепластичные текучие |
IL < 0 0 ≤ IL ≤ 0,25 0,25 ≤ IL ≤ 0,5 0,5 ≤ IL ≤ 0,75 0,75 ≤ IL ≤ 1 IL > 1 |
ТАБЛИЦА 1.10. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ИЛОВ ПО КОЭФФИЦИЕНТУ ПОРИСТОСТИ
| Ил | Коэффициент пористости |
| Супесчаный | е ≥ 0,9 |
| Суглинистый | е ≥ 1 |
| Глинистый | е ≥ 1,5 |
Пылевато-глинистые грунты (супеси, суглинки и глины) называют грунтами с примесью органических веществ при относительном содержании этих веществ 0,05 < Iот ≤ 0,1. По степени засоленности супеси, суглинки и глины подразделяют на незаселенные и засоленные. К засоленным относятся грунты, в которых суммарное содержание легко- и среднерастворимых солей составляет 5 % и более.
Среди пылевато-глинистых грунтов необходимо выделять грунты, проявляющие специфические неблагоприятные свойства при замачивании: просадочные и набухающие. К просадочным относятся грунты, которые под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании водой дают осадку (просадку), и при этом относительная просадочность εsl ≥ 0,01. К набухающим относятся грунты, которые при замачивании водой или химическими растворами увеличиваются в объеме, и при этом относительное набухание без нагрузки εsw ≥ 0,04.
В особую группу в нескальных грунтах выделяют грунты, характеризуемые значительным содержанием органического вещества: биогенные (озерные, болотные, аллювиально-болотные). В состав этих грунтов входят заторфованные грунты, торфы и сапропели. К заторфованным относятся песчаные и пылевато-глинистые грунты, содержащие в своем составе 10—50 % (по массе) органических веществ. При содержании органических веществ 50 % и более грунт называется торфом. Сапропели (табл. 1.11) — пресноводные илы, содержащие более 10 % органических веществ и имеющие коэффициент пористости, как правило, более 3, а показатель текучести более 1.
ТАБЛИЦА 1.11. 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 |
Почвы — это природные образования, слагающие поверхностный слой земной коры и обладающие плодородием. Подразделяют почвы по гранулометрическому составу так же, как крупнообломочные и песчаные грунты, а по числу пластичности, как пылевато-глинистые грунты.
К нескальным искусственным грунтам относятся грунты, уплотненные в природном залегании различными методами (трамбованием, укаткой, виброуплотнением, взрывами, осушением и др.), насыпные и намывные. Эти грунты подразделяются в зависимости от состава и характеристик состояния так же, как и природные нескальные грунты.
Скальные и нескальные грунты, имеющие отрицательную температуру и содержащие в своем составе лед, относятся к мерзлым грунтам, а если они находятся в мерзлом состоянии от 3 лет и более, то к вечномерзлым.