Глинистые (связные) грунты

Глинистые грунты являются продуктом химического разрушения основных пород с последующей гидратацией их (химическое соединение с водой). Глинистые частицы отличаются от песчаных формой и значительно меньшими размерами. Это - микроскопически малые пластинки или чешуйки, наибольший размер которых не превышает 2 ?, а толщина-0,1?. Промежутки между частицами такой формы столь незначительны, что капиллярные силы притяжения между частицами грунта и водой, заполняющей поры, оказываются достаточными для обеспечения связности частиц глины между собой. Появлением капиллярных сил в мелких порах и упругостью частиц глины и обусловливается в основном глубокое различие в строительных свойствах глин и песков; последние, как указывалось выше, не обладают связностью. Глина никогда не отдаёт всю заключённую в ней воду и при насыщении водой увеличивается в объёме за счёт увеличения промежутков между частицами; поэтому весовая влажность глин изменяется в очень широких пределах, примерно от 3% до 600%, в то время как песок не может принять воды больше объема его пор. При большом количестве воды глинистый (связный) грунт находится в текучем состоянии (разжиженная глина). Если его высушивать, то текучее состояние. переходит в пластичное. Так называется состояние, при котором грунт способен под влиянием местного давления изменить свою форму без поверхностных деформаций (трещин) и сохранять новую форму после прекращения давления. Установлено, что для каждого грунта переход из текучего состояния в пластичное совершается при определённом проценте влажности, который называют границей текучести или нижней границей пластичности. Ее определяют как предельную влажность, при которой два куска грунта, положенных рядом, без внешнего воздействия сохраняют свою форму, но сливаются в один кусок при самом лёгком постукивании. Если пластичный глинистый грунт высушивать, то он перейдёт в твёрдое состояние. Этот переход также совершается для каждого грунта при определенном проценте влажности, который называют границей скатывания или верхней границей пластичности. Её определяют как предельную влажность, при которой кусок грунта при попытке раскатать его в жгут рассыпается в куски. Пластичность является самым характерным свойством глинистых (связных) грунтов. Установлено, что чем больше песчаных частиц примешано к глине, тем в более узких пределах влажности грунты обладают пластичностью, т. е. тем меньше разность между границей текучести и границей скатывания (как видно из предыдущего, обе эти границы являются определенными процентами влажности). Эту разность называют числом пластичности. По нормам глинистыми называют грунты, имеющие число пластичности не менее 7. Глинистые грунты делятся на глины с числом пластичности более 17 и суглинки с числом пластичности от 7 до 17. Например, если определена граница текучести в 56%, а граница скатывания в 34%, то это-глина, так как число пластичности будет равно 56 - 34 = 22 > 17. При этом, если природная влажность равна 38%, то глина в естественных условиях находится в пластичном состоянии (56 > 38 > 34). Если бы в нашем примере граница скатывания равнялась 40%, то грунт следовало бы отнести к суглинкам (56 - 40 = 16 < 17). Этот суглинок, имеющий природную влажность в 35%, находился бы в твердом состоянии, так как 35 < 40. Величины влажности, при которых происходит переход из твердого состояния в пластичное (граница скатывания), будучи для определённого грунта постоянными, для различных грунтов одного и того же класса чрезвычайно раз-нообразны и потому не лимитируются. Настоящая глина обладает следующими внешними признаками: при дыхании на неё издает специфический запах; на ощупь жирна; отдельных частиц не чувствуется; при высыхании уменьшается в объёме (обладает усадкой) и растрескивается, особенно при быстром высушивании. Содержание в глине мелких частиц диаметром менее 0,005 мм обычно больше 30% по весу. Начало разжижения (граница текучести) обычно наступает при влажности, равной для жирных глин 85 - 90%, для тощих глин (т. е. имеющих примесь песка) 65 - 75%. Суглинки представляют собой механическую смесь глинистых и песчаных частиц. Соотношение составных частей нормами не установлено. Обычно в составе суглинков 10 - 30% глинистых частиц, среди песчаных частиц преобладают мелкие и пылеватые (размером менее 0,25 мм); частицы свыше 2 мм обычно отсутствуют. Вследствие наличия песка пластичность суглинков меньше, чем глин. Суглинки обладают меньшими связанностью, усадкой и влагоёмкостью, скорее сохнут и меньше твердеют. Суглинки не обладают специфическим запахом глин, и при растирании пальцами в них ощущается наличие песчаных частиц. Разжижение суглинков (нижняя граница текучести) обычно начинается при влажности в 35 - 40%. Глины и суглинки в твёрдом состоянии вполне пригодны для оснований, но по мере увеличения в них влажности и приближения её к границе скатывания качества их как основания значительно снижаются. В пластичном состоянии они ещё могут служить основанием, но при разжижении в текучее состояние могут быть использованы для оснований лишь в исключительных случаях после специальных исследований. Поэтому при возведении фундаментов на глинах и суглинках основания должны быть обеспечены от дополнительного увлажнения сверх того, при котором был возведён фундамент. Механический состав, структура, плотность глин и суглинков, а потому и податливость их под нагрузкой весьма различны и зависят от процесса их образования. Глины, залегающие непосредственно в месте образования (элювиальные), обычно весьма однородны и являются хорошим основанием. Отсутствие в них посторонних примесей делает их водонепроницаемыми и потому весьма пригодными для изоляции фундаментов. Глины, образовавшиеся из частиц выветрившейся возвышенности, перенесенных в близко расположенные низменные места дождевыми и снеговыми водами (делювиальные), а также глины, отложенные реками в местах замедленного течения (аллювиальные), отличаются большой пестротой состава и различной плотностью даже в пределах небольшой площади, что приводит к неравномерным осадкам отдельных частей зданий; потому на делювиальные и аллювиальные глины, при прочих равных условиях, следует допустить меньшую нагрузку, чем на элювиальные. Весьма однородны и в то же время имеют большую плотность древние (юрские) глины и глины ледникового происхождения (донной морены), образовавшиеся в процессе перемещения ледниками продуктов разрушения горных пород. Эти глины довольно часто встречаются на некоторой глубине и, как правило, уплотнены находящимися на них отложениями. Эти глины являются обычно надёжным основанием, но вследствие наличия песчаных посторонних частиц, камней т. д. мало пригодны для целей гидроизоляции.

Супеси.

Промежуточное положение между песчаными и глинистыми грунтами занимают супеси, представляю-щие собой смесь песчаных и глинистых частиц. В супесях обычно бывает глинистых частиц размером менее 0,05 мм от 3 до 10%. Супеси обладают небольшой пластичностью, с числом пластичности менее 7. Податливость супесей под нагрузкой, а потому и допускаемое давление на них, зависит от степени плотности и заполнения пор водой, величины которых (D, G) определяются так же, как для песков.

Лессовидные грунты.

Довольно часто встречаются глины, суглинки и супеси, для которых характерно наличие тонких, но видимых невооруженным глазом более или менее вертикальных канальцев (пор), пронизывающих всю их толщу. Сохранность пор, даже на большой глубине, объясняется тем, что внутренняя их поверхность состоит из глинистых частиц, пропитанных карбонатами (известковые и прочие соединения CO2). При прохо-ждении сквозь лёсс воды карбонаты в ней растворяются, при этом связь между частицами ослабляется; если грунт находится под нагрузкой, поры в нём уни-чтожаются, вся его структура меняется - происходит резкое уплотнение. Лёс-совидные грунты с нарушенной структурой сильно напоминают глину, с которой их часто смешивают. Наличие в лёссе характерных пор (макроструктура), описанных выше, бы-строе размокание его в воде, без предварительного набухания, палевый или светло-жёлтый цвет и способность обламываться вертикальными стенками позволяют при ненарушенной структуре лёсса легко отличить его от глины. Выше уже указывалось, что лёссовидные грунты могут служить осно-ванием при условии своевременного принятия мер, устраняющих возможность увлажнения основания. Поэтому при обнаружении, хотя бы на большой глу-бине, глин, суглинков и супесей всегда необходимо тщательно проверить, не являются ли они лёссовидными.