1. Составитель: Н.В. Осинцева
Источники:
Ипатов П.П., Строкова Л.А. Общая инженерная геология.
Томск, изд-во ТПУ, 2012. – 365 с.
Дворецкая Ю.Б., Цыкина Ж.Л. Гидрогеология и инженерная
геология. Красноярск: СФУ, 2008.-147 с.
Леонова А.В. Основы гидрогеологии и инженерной
геологии. Томск: Изд-во ТПУ, 2011.- 147 с.
Грунтоведение
конспект лекций
2. Грунт – любая горная порода, находящаяся
в сфере воздействия сооружений.
3. Физические свойства грунтов
O Плотность
O Объем минерального скелета породы
O Объем пустот
O Скважность
O Дисперсность (гранулометрический
состав)
4. Гранулометрические фракции осадочных пород
Наименование фракции Степень крупности Размер частиц, мм
Валуны (окатанные)
Камни (угловатые)
Крупные
Средние
Мелкие
>800
800-400
400-200
Галька (окатанные)
Щебень (угловатые)
Очень крупные
Крупные
Средние
Мелкие
200-100
100-60
60-40
40-20
Гравий (окатанные)
Дресва (угловатые)
Крупные
Средние
Мелкие
20-10
10-4
4-2
Песок Грубый
Крупный
Средний
Мелкий
Тонкий
2-1
1-0,5
0,5-0,25
0,25-0,1
0,1-0,05
Пылеватые частицы Крупные
Мелкие
0,05-0,01
0,01-0,002
Глина Грубая
Тонкая
0,002-0,001
<0,001
5. Водные свойства грунтов
O влажность
O влагоемкость
O водопроницаемость
O набухание
O водоустойчивость (размягчаемость)
6. Механические свойства грунтов
O прочность
O предел прочности
O твердость
O морозоустойчивость
O предел пластичности
O предел текучести
O число пластичности
O тиксотропность
O деформация
O коэффициент
относительной
сжимаемости
O сопротивление сдвигу
8. Показатели свойств грунтов по
практическому использованию
Используются для определения типа
породы
классификационные
• Определяются в массовом количестве простыми методами
Используются для приближенной оценки
свойств породы
косвенные
• Определяются на первых стадиях проектирования
Используются для оценки устойчивости и
деформируемости оснований зданий и
сооружений
прямые
• Определяются на завершающих стадиях проектирования
9. Классификационные показатели
Свойство грунта Показатель Метод определения
Плотность Масса в 1 см3 Взвешивание образца
известного объема
Естественная
пористость
Объем пор в % по всему объему
образца
Вычисление по плотности,
влажности и плотности
минеральной части
Размокаемость Характер и скорость размокания Наблюдение
Набухаемость 1. Влажность набухания
2. Увеличение в %
Приборы Ф.Лаптева, Ф.
Филатова, А.М. Васильева
Пластичность Предел и число пластичности 1. Стандартный ручной; 2.
Объемный
Уплотняемость Показатель уплотняемости Вычисление по
максимальной и
минимальной пористости
10. Классификационные показатели (продолжение)
Свойство
грунта
Показатель Метод определения
Водопроницаемость Коэффициент фильтрации Трубка Г.Н. Каменского
Выветрелость Изменение характерных для
данной породы признаков и
свойств, в частности цвета,
прочности, проявление
вторичных минералов (гипс),
трещиноватость
Визуальный
Естественная
влажность
Влажность в весовых процентах Высушивание и взвешивание
Естественная
консистенция
1. Сопротивление
вдавливанию
2. Показатель текучести
1. Конус А.М. Васильева
2. Прибор типа иглы
3. Вычисление по влажности
и пределу пластичности
Степень плотности Показатель степени плотности
для песков
Вычисление по
максимальной, минимальной
и естественной пористости
Степень
уплотненности
Показатель степени
уплотненности глинистых пород
по В.А. Приклонскому
Вычисление по пределу
пластичности и естественной
пористости
11. Косвенные показатели
Показатель Способ получения Практическое
применение
Плотность
минеральных частиц
Определение в лаборатории 1. Вычисление пористости
2. Вычисление весовой
пористости по природной
3. Вычисление влажности с
помощью пикнометра
Плотность грунта Определение в лаборатории 1. Вычисление плотности
скелета грунта и
пористости
2. В качестве расчетного
показателя
Плотность сухого
грунта
Вычисление 1. Вычисление пористости
Естественная
влажность
Определение в лаборатории Вычисление плотности скелета
грунта и пористости
12. Косвенные показатели (продолжение)
Показатель Способ
получения
Практическое применение
Естественная
пористость
Вычисление 1. Вычисление веса грунта под водой
2. Приближенное вычисление
коэффициента фильтрации
3. Вычисление степени плотности
4. Вычисление водоотдачи
5. Вычисление параметров кривой
сжатия
Гранулометрический
состав (содержание
фракций в %)
Определение в
лаборатории
1. Вычисление показателей
гранулометрического состава
2. Косвенное вычисление
коэффициента фильтрации
Максимальная
молекулярная
влагоемкость
Определение в
лаборатории
1. Вычисление водоотдачи
2. Приближенное определение
нижнего предела пластичности
13. Косвенные показатели (продолжение)
Показатель Способ
получения
Практическое применение
Нижний и верхний
пределы
пластичности
Определение в
лаборатории
1. Вычисление показателя текучести
2. Вычисление числа пластичности
Число пластичности Вычисление 1. Вычисление показателя текучести
Степень влажности Вычисление
14. Прямые показатели
Условные
обозначения
Показатель
по СНиП
2.02.01-83
Единица
измерения,
СИ
Физический
смысл
Расчетная
формула или
методика
определения по
гос. стандартам
ρS
Плотность
частиц грунта
г/см3 Масса единицы
объема скелета
грунта в воде при
отсутствии пор
ГОСТ 5180-84.
Пикнометрический
метод
ρ Плотность г/см3 Масса единицы
объема при
данной
пористости и
влажности
ГОСТ 5180-84.
Метод режущего
кольца или
парафинирования
ρd
Плотность
сухого грунта
г/см3 Масса единицы
объема за
вычитанием
массы воды в
порах
ρd=ρ/(1+0,01W)
n Пористость Доли
единицы
Отношение
объема пустот к
объему грунта
n=(ρs– ρd)/ρs
15. Прямые показатели (продолжение)
Условные
обозначения
Показатель по
СНиП 2.02.01-83
Единица
измерения,
СИ
Физический
смысл
Расчетная
формула или
методика
определения по
гос. стандартам
W Природная
(естественная)
влажность
% Количество
свободной и
поверхностно-
связанной воды,
содержащейся в
порах грунта в
естественных
условиях
ГОСТ 5180-84.
Весовой метод
Wr Гигроскопическая
влажность
% Отношение веса
воды, удаленной
из образца
воздушно сухого
грунта к массе
высушенного
грунта
ГОСТ 5180-84.
Весовой метод
16. Прямые показатели (продолжение)
Условные
обозначения
Показатель по
СНиП 2.02.01-83
Единица
измерения,
СИ
Физический
смысл
Расчетная
формула или
методика
определения по
гос. стандартам
WL
Влажность на
границе
текучести
% Влажность, при
которой грунт
переходит из
пластичного
состояния в
текучее
ГОСТ 5180-84.
Метод
балансированного
конуса
Wp Влажность на
границе
раскатывания
% Влажность, при
которой грунт
переходит из
пластичного
состояния в
твердое
ГОСТ 5180-84.
Метод
раскатывания
Ip Число
пластичности
% Разность между
верхним и
нижним
пределами
влажности
Ip=WL– Wp
17. Прямые показатели (продолжение)
Условные
обозначения
Показатель по
СНиП 2.02.01-83
Единица
измерения,
СИ
Физический
смысл
Расчетная
формула или
методика
определения по
гос. стандартам
IL
Показатель
текучести
Доли
единицы
Степень
подвижности
слагающих грунт
частиц
IL= (W–Wp)/ Ip
Sr Степень
влажности
Доли
единицы
Степень
заполнения
водой
Sr=
W•ρs/(e•ρW•100),
где ρW=1,0
С Сцепление МПа, кПа Сила
сопротивления
сдвигу при
отсутствии
внешней
нагрузки
ГОСТ 12248-96
18. Прямые показатели (продолжение)
Условные
обозначения
Показатель по
СНиП 2.02.01-83
Единица
измерения,
СИ
Физический
смысл
Расчетная
формула или
методика
определения по
гос. стандартам
φ Угол внутреннего
трения
Град. Угол наклона
прямолинейной
части
диаграммы
сдвига к оси
нормальных
давлений
ГОСТ 12248-96
Е Модуль общей
деформации
МПа Коэффициент
пропорциональн
ости между
давлением и
относительной
линейной
деформацией
грунта
ГОСТ 12248-96
19. Классификации грунтов
Разработано множество классификаций
грунтов. Наиболее известны
классификации Ф.П. Саваенского (1937,
1939), В.Д. Ломтадзе (1970, 1984), Е.М.
Сергеева (1952, 1971, 1983 и др.), Г.К.
Бондарика (1981), Р.С. Зиангирова, В.Т.
Трофимова (1995).
20. Группы горных пород по физико-механическим
свойствам
(по Ф.П. Саваренскому, 1937, В.Д. Ломтадзе, 1970)
O Твердые – скальные породы (магматические, метаморфические
и сцементированные осадочные)
O Относительно твердые – полускальные породы (те же
генетические разности пород, но выветрелые, трещиноватые,
имеющие пониженные показатели физико-механических
свойств)
O Рыхлые несвязные породы (пески, гравий, галечники)
O Мягкие связные породы (глины, суглинки, супеси, лессовые
породы)
O Породы особого состава, состояния и свойств (мерзлые, пески-
плывуны, торфы и т.д.)
21. Основные типы горных пород по физико-механическим
свойствам
(по Е.М. Сергееву, 1952)
O Прочные кристаллические грунты (изверженные и
метаморфические породы);
O Рыхлые грунты (обломочные, песчаные и супесчаные
породы);
O Пластичные грунты (лессовые и глинистые);
O Почвы;
O Химически осажденные и органогенные грунты
(кремнистые, карбонатные, сульфатные, галоидные);
O Сцементированные грунты (обломочные, песчаные,
тонкозернистые);
O Искусственные грунты.
22. Основные типы горных пород для целей инженерной
(физической) геологии (по Г.К. Бондарику, 1981)
1. Магматические: эффузивные, интрузивные,
метаморфические
2. Осадочные: находящиеся в состоянии раннего диагенеза,
позднего диагенеза, катагенеза, метаморфизированные
осадочные породы.
Далее разделение производится по петрографическому
составу, степени трещиноватости и выветрелости,
гранулометрическому и минеральному составу, типу
структурных связей.
26. Классификация техногенных грунтов Р.С. Зиангирова, В.Т. Трофимова (1995).
Антропогенны грунты
Класс Группа Подгруппа Тип ВидСкальные
Скальные Природные образования, измененные в
условиях естественного залегания
физическим или физико-химическим
воздействием. Антропогенные
образования
Все типы измененных
природных скальных и реже
дисперсных грунтов
Все виды измененных
природных скальных и реже
дисперсных грунтов
Полускальные
Дисперсные
Связные Природные образования, измененные в
условиях естественного залегания
физическим или физико-химическим
воздействием.
Природные перемещенные
образования насыпные, намывные или
образованные взрывом.
Антропогенные образования насыпные
и намывные
Все типы измененных
природных дисперсных и
скальных грунтов
Все виды измененных
природных дисперсных
грунтов
Несвязные Отходы производственной и
хозяйственной деятельности
Отходы бытовые,
промышленные,
строительные, шлаки, шламы,
золошлаки и др.
Мерзлые
Скальные промороженные Природные образования, измененные в
условиях естественного залегания
тепловым воздействием
Все типы промороженных
природных скальных грунтов
Все виды промороженных
природных скальных грунтовПолускальные промороженные
Связные промороженные Природные образования, измененные в
условиях естественного залегания
тепловым воздействием
Природные перемещенные
промерзшие образования насыпные и
намывные
Антропогенные промерзшие
образования насыпные, намывные и
намороженные
Все типы промороженных
природоных дисперсных
грунтов
Все виды промороженных
природных дисперсных
грунтов
Все типы промороженных
антропогенных образований
Отходы бытовые,
промышленные,
строительные, шлаки, шламы,
золошлаки, искусственные
льды и др.
Несвязные промороженные
27. Методы улучшения физических свойств
горных пород при строительстве
O Механические (трамбование,
виброуплотнение и др.)
O Физические (обжиг, замораживание,
глинизация, битумизация и др.)
O Химические (цементация, силикатизация и
др.)
Выделяют поверхностное укрепление (для пород с
нарушенным строением) и глубинное укрепление
(для пород с ненарушенным строением)
