Классификация грунтов по данным статического зондирования

Классификация грунтов по их происхождению и наименованию выполняется с использованием характеристик грунтов в соответствии с требованиями ГОСТ 25100. В соответствии с принятой классификацией грунты разделяются на классы природных скальных, дисперсных и мерзлых грунтов. Как правило, практически все характеристики грунтов для целей классификации определяются путем испытаний образцов грунта в лабораторных условиях. Таким образом, для того чтобы классифицировать грунты, следует отобрать монолиты, затем подготовить образцы и провести лабораторные испытания. Подобная процедура существенным образом увеличивает продолжительность инженерно-геологических изысканий, но является общепринятой в отечественной и зарубежной практике. В связи с этим, были предложены иные методы, основанные на полевых испытаниях грунтов. Одним из них является разделение класса дисперсных грунтов на сыпучие и связные грунты.

Рассмотрим, какие характеристики грунтов следует определять для целей классификации грунтов, и какие из них можно найти с использованием полевых испытаний.

Скальные грунты обладают естественными (природными) жесткими структурными связями (кристаллизационными и цементационными), характерными для монолитных грунтов, и подразделяются на два подкласса: скальных и полускальных. К подклассу скальных грунтов относятся грунты с прочными кристаллизационными и цементационными структурными связями, к подклассу полускальных грунтов – с ослабленными, преимущественно цементационными связями. Условная граница между скальными и полускальными грунтами принимается по прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии: Rc ? 5 МПа – скальные грунты, Rc < 5 МПа – полускальные грунты. Разновидности скальных грунтов выделяются по количественным показателям их вещественного состава, строения, состояния и свойств в соответствии с Приложением Б.1, В.1 и Г ГОСТ 25100. Количественными показателями являются: предел прочности на одноосное сжатие; плотность скелета грунта; пористость; коэффициент выветрелости; коэффициент размягчаемости; степень растворимости; коэффициент фильтрации и др. Из отмеченных характеристик для классификации скальных грунтов и расчетов деформации и прочности оснований определяющим параметром является прочность грунта на одноосное сжатие.

Известно, что прочность на одноосное сжатие хорошо коррелируется с модулем упругости для многих материалов. Поэтому, определив прочность на сжатие, можно не только классифицировать скальные грунты, но и оценить их сжимаемость. Вопрос только в том, каким способом можно определить прочность на одноосное сжатие в полевых условиях. Наиболее привлекательным является применение для этой цели статического зондирования с определением лобового сопротивления и его корреляцией с модулем упругости и прочностью на одноосное сжатие.

Дисперсные грунты с механическими структурными связями выделяют в подкласс несвязных (сыпучих) грунтов, а грунты с физическими и физико-химическими структурными связями – в подкласс связных грунтов.

К сыпучим грунтам относят грунты, состоящие из элементов/частиц с размером от менее 0,002 мм до более 800 мм. Классификация сыпучих грунтов выполняется с использованием следующих характеристик: размер частиц; коэффициент водонасыщения; коэффициент пористости; степень плотности и др. Определяющими из них, с точки зрения последующего использования при определении механических свойств, являются коэффициент пористости или степень плотности.

Глинистые грунты классифицируются с использованием числа пластичности с разделением на супеси, суглинки и глины (табл. Б.16, Б.17) и показателя текучести с разделением по физическому состоянию от текучих до твердых (табл. Б.2.12).

К особому классу структурно неустойчивых грунтов относятся набухающие и просадочные грунты. Классификация выполняется с использованием относительных деформации набухания и деформации просадочности (табл. Б.20, Б.21).

Все перечисленные характеристики дисперсных грунтов определяются из лабораторных испытаний грунтов.

В тоже время методы испытаний с целью определения деформационных и прочностных свойств грунтов зависят от вида дисперсного грунта и его природных свойств. Например, испытания водонасыщенных сыпучих и связных грунтов с целью определения их деформационных и прочностных свойств рекомендуется проводить в условиях недренированно-неконсолидированного или консолидированно-недренированного сдвига, а маловлажных грунтов по семе консолидированно-дренированного сдвига. Другим примером являются механические испытания набухающих и просадочных грунтов, которые проводятся совершенно другими методами по сравнению с песками и глинами. Всё это говорит о том, что не зная вид грунта, невозможно выбрать соответствующий метод испытаний. Таким образом, определяющим при проведении исследований свойств грунтов является их классификация через характеристики грунтов, а затем уже определение их механических свойств.

Как было отмечено ранее, классификация грунтов через их характеристики, определяемые путем лабораторных испытаний грунтов, является сама по себе не сложной, но трудоемкой и длительной по времени. Поэтому более универсальной является классификация грунтов по данным статического и динамического зондирования, которую можно выполнить непосредственно в полевых условиях, не прибегая к лабораторным испытаниям. В зарубежной практике инженерно-геологических изысканий подобную классификацию называют классификацией типа поведения грунтов (SBT – Soil Behaviour Type), разделяя грунты на сыпучие и связные без детальной классификации по ГОСТ 25100 и ASTM D 2487 (ASTM D 2487-2000 Standard Test Method for Classification of Soils for Engineering Purposes).

Список литературы

Библиографические данные цитированных выше авторов приведены в монографии «Болдырев Г.Г. Руководство по интерпретации данных испытаний методами статического и динамического зондирования для геотехнического проектирования. Изд-во, ООО Прондо, М., 2017, 476 с.».

Дополнительная литература

1. Отчет по инженерно-геологическим изысканиям «Инженерно-геологического заключения по объекту: 4-А микрорайон в пос. ГЭС г. Набережные челны РТ», КаМТИСИЗ.
2. STATIATICA. https://statsoftstatistica.ru

Полный текст статьи с формулами, таблицами и рисунками можно прочитать, скачав pdf файл. ЧИТАТЬ