Файл: Абрамов, С. П. Техническое нормирование и стандартизация инженерно-геологических изысканий в строительстве.pdf

зования и состава на подгруппы химических и биохимичес­ ких и обломочных грунтов. Выделение этой группы имеет большой методологический смысл, так как эти грунты, об­ ладая специфическими свойствами, требуют совершенно особого подхода к своему изучению. Они не могут класси­ фицироваться ни как скальные грунты, поскольку обла­ дают пониженной прочностью, еще более снижающейся при взаимодействии этих грунтов с водой, ни как нескальные грунты, поскольку их прочность существенно превосходит прочность последних. Отсутствие этой группы в частных классификациях грунтов главы СНиП П-Б.1-62 приводит к весьма существенному недоиспользованию несущей спо­ собности оснований, сложенных этими грунтами.

Третья группа — осадочные грунты без жестких свя­ зей — объединяются обычно термином нескальные грунты. В общей классификации грунтов Е. М. Сергеева и других эти грунты подразделяются на собственно осадочные и поч­ вы. В предлагаемую к обсуждению, классификационную схему почвы не включены, так как для обоснования проектов подавляющего большинства зданий и сооружений изуче­ ния их специфических особенностей не производится. В большинстве случаев почвы при подготовке оснований зданий и сооружений удаляются или рассматриваются как осадочные грунты соответствующего состава. Видимо, поч­ вы, как грунты, должны стать объектом частной классифи­ кации отраслевого назначения, в которой их подразделение должно осуществляться по специфическим признакам, учи­ тывающим особенности их поведения в основании соору­ жений на них возводимых (автомобильные дороги, аэро­ дромы и некоторые другие).

Авторы общей классификации [56, 58] подразделяют оса­ дочные грунты без жестких связей на связные (глинистые и лёссовые) и несвязные (крупнообломочные и песчаные). Такое подразделение довольно условно, так как, например, крупнообломочные грунты в зависимости от состава заполни­ теля могут быть отнесены с равным успехом и к связным грунтам. Песчаные грунты при определенных условиях их существования, как это показали последние исследова­ ния [63, 64], также могут приобретать и приобретают связ­ ность. По этой причине подразделение осадочных грун­ тов без жестких связей на связные и несвязные в' классифи­ кационную схему или общую классификацию грунтов вводить не следует. Их необходимо подразделять, как это обычно и делается на практике, на подгруппы крупнообло­

!53

мочных, песчаных, глинистых и биогенных грунтов. Кри­ терии такого подразделения установлены «номенклатурой грунтов» главы СНиП П-Б.1-62.

В общей классификации [58] искусственные грунты, вы­ деленные нами в четвертую группу, подразделяются на «созданные в процессе производственной и хозяйственной деятельности человека» и «искусственно улучшенные». Такое подразделение искусственных грунтов вряд ли целе­ сообразно вводить в классификационную схему и прежде всего потому, что «искусственно улучшенные грунты», как правило, уже не являются объектом изучения специа­ листов по инженерно-геологическим изысканиям. Проекты улучшения грунтов разрабатываются специалистами про­ ектных организаций, а работы по осуществлению этих проектов и проверка качества выполненных работ осущест­ вляются строительными организациями и соответствующими службами строящегося объекта или заказчика. В практике строительства «искусственно улучшенные грунты» класси­ фицируются уже не как грунты, а как искусственно улуч­ шенные или просто искусственные основания. Роль специа­ листов в области инженерно-геологических изысканий ог­ раничивается в этом вопросе поставкой проектировщикам материалов, необходимых для разработки проектов улуч­

кусственных грунтов в классификационной схеме сразу же подразделяется по условиям их формирования на под­ группы намывных, насыпных грунтов и культурный слой.

Таким образом, в классификационной схеме выделено четыре группы грунтов, а каждая группа подразделена на подгруппы по генетическому признаку или по составу вхо­ дящих в подгруппы грунтов, т. е. по наиболее существен­ ным признакам. В принципе выделенные группы и подгруп­ пы существенно не отличаются от соответствующих класси­ фикационных подразделений общей классификации грун­ тов [56, 58]. Они несколько упрощены и приспособлены для практического применения, а также последующего под­ разделения на типы, виды и разновидности по имеющимся на вооружении изыскателей частным классификациям.

Магматические породы по условиям образования и зале­ гания подразделяются в соответствии с общепринятыми гео­ логическими классификациями на интрузивные и эффу­ зивные, а метаморфические — на регионально-метаморфи-

154

зованные, контактово-метаморфизованные и динамо-мета- морфизованные. Именно эти геологические подразделения магматических и метаморфических пород рассматриваются в классификационной схеме как типы грунтов в пределах означенных подгрупп.

Подгруппа осадочных грунтов первой группы не может быть столь же просто и наглядно подразделена на типы по ге­ незису и условиям образования. Кроме того, ни тот, ни другой признак из числа названных не определяет су­ щественно их поведения как оснований или как среды зда­ ний и сооружений. Однако есть такой признак, который именно для этой подгруппы грунтов является наиболее характерным и определяющим — это их отношение к воде. По этому признаку, учет которого предопределен строи­ тельными нормами и правилами (часть II, «Нормы строи­ тельного проектирования»), осадочные грунты первой груп­ пы (прочные) подразделяются на нерастворимые и раство­ римые.

Столь же характерно при взаимодействии с водой поведение осадочных грунтов, выделенных во вторую группу. Химические и биохимические грунты растворяются или резко снижают при увлажнении свою прочность, т. е. размягчаются. Поэтому они подразделяются на типы раст­ воримых и размягчаемых. Обломочные грунты этой же груп­ пы, как правило, не растворяются, но некоторые их пред­ ставители при увлажнении также размягчаются и довольно существенно. Это предопределяет выделение типов размяг­ чаемых и неразмягчаемых грунтов.

Важно отметить, что выбранный для подразделения оса- ' дочных грунтов с жесткими связями на типы признак (от­ ношение к воде) является более общим, чем все другие при­ знаки, используемые для более дробного их подразделения. Важность же учета именно этого признака при оценке пове­ дения грунтов как оснований или среды зданий и сооруже­ ний очевидна для каждого геолога, проектировщика и строи­ теля. Он более важен, чем размер обломков в сцементиро­ ванных обломочных грунтах, по которому в общей классифи­ кации производится их подразделение на крупнообломоч­ ные и мелкообломочные, так как в этих грунтах размер об­ ломков не является фактором, определяющим их поведение под воздействием нагрузок от зданий и сооружений. И более важен, чем химический состав химических и биохимических грунтов, поскольку этот признак учитывается отношением грунтов к воде и петрографическим составом этих грунтов.

155

В качестве критериев "растворимости обычно принима­ ется скорость растворения. В зависимости от химического состава растворимых грунтов скорость их растворения бу­ дет изменяться. Поэтому отнесение того или иного вида грунта к растворимым или нерастворимым должно опре­ деляться на основе учета сроков службы проектируемых зданий и сооружений и их капитальности. В обычных условиях такие грунты, как доломиты и кристаллические известняки, учитывая их малую скорость растворения, должны быть условно отнесены к нерастворимым, тогда как при проектировании предприятий с агрессивными промышленными стоками эти же грунты должны быть отне­ сены к типу растворимых.

Критерий размягчаемости установлен СНиП П-Б.1-62. Это отношение временных сопротивлений одноосному сжа­ тию в насыщенном водой и в воздушно-сухом состояниях. Если это отношение (показатель размягчаемости) меньше 0,75, то грунты считаются размягчаемыми. Показатель размягчаемости в работе [58] относится к важному класси­ фикационном признаку, однако по какой-то причине он не вводится авторами в общую классификацию грунтов, а дается в качестве дополнительного признака для частной классификации. В соответствии с этой классификацией раз­ личают следующие категории скальных пород:

1—0,9 — неразмягчающиеся, 0,9—0,75 — средней размягчаемости,

менее 0,75 — сильно размягчающиеся [58, стр. 227]. В практических целях вряд ли необходимо более дроб­ ное, чем это указано в СНиП П-Б.1-62, подразделение грун­ тов по размягчаемости. Поэтому следует согласиться с ука­ заниями этой главы о том, что размягчаемыми называются грунты, у которых показатель размягчаемости меньше

0,75.

Более дробное подразделение выделенных типов грун­ тов в пределах двух первых групп (скальные и полускальные) производится по петрографическому составу. Этим подразделениям (видам) присваиваются наименования в соответствии с устанрвленными в петрографических классификациях. Так,среди интрузивных грунтов выде­ ляются габбро и граниты, диориты и сиениты и др., среди эффузивных — диабазы и липариты, базальты и трахиты и т. д. Наиболее распространенными представителями ре- гионально-метаморфизованных грунтов являются гнейсы, кварциты и сланцы; контактово-метаморфизованных — ро-

156

Новики, мраморы й яшмы; динамо-метаморфизованных — тектонические брекчии, милониты.

Однозначный подбор наиболее типичных по петрографи­ ческому составу представителей нерастворимых и раство­ римых скальных и полускальных грунтов осадочного генезиса более затруднителен. К нерастворимым скальным грунтам могут быть отнесены прочные конгломераты и пес­ чаники, до некоторой степени условно — доломиты и от­ дельные разности известняков, тогда как к растворимым скальным грунтам — известняки, прочные разности гипсов и ангидритов. К растворимым полускальным грунтам также относятся известняки, гипсы и ангидриды и, кроме того, все галоиды, а к размягчаемым полускальным грунтам химического и биохимического генезиса — мел и мергели, опоки, трепела и диатомиты.

Среди обломочных полускальных к размягчаемым сле­ дует отнести аргиллиты и алевролиты, а к неразмягчаемым некоторые разновидности песчаников.

Следует еще раз подчеркнуть, что в данном случае строго однозначного отнесения вполне определенного пет­ рографического вида грунтов к тому или иному типу быть не может. Те же известняки могут обладать жесткими свя­ зями повышенной и пониженной прочности, т. е. они могут классифицироваться как скальные и как полускальные грунты. Они могут быть отнесены, и к растворимым и к не­ растворимым грунтам, а иногда и к размягчаемым. Все это будет определяться скоростью растворения изучаемого известняка и его способностью к снижению прочности при увлажнении, т. е. конкретными, характерными для него показателями растворимости и размягчаемости. Песча­ ники также могут быть отнесены к разным группам и к раз­ ным типам, что будет определяться прочностью жестких структурных связей и отношением этих связей к воде. Поэтому прочность скальных и полускальных грунтов является одним из важнейших классификационных показате­ лей этих грунтов. Именно по этому признаку осуществля­ ется в предлагаемой к обсуждению классификационной схеме их дальнейшее подразделение на разновидности. Этот же классификационный показатель или признак установ­ лен СНиП П-Б.1-62. Без его учета нельзя грунты с жесткими связями отнести к той или иной группе, к тому или иному типу. Кроме того, прочность скальных и полускальных грунтов служит не только классификационным показате­ лем. Она используется для расчета оснований, сложенных

157

этими грунтами, по первому предельному состоянию (пО несущей способности). Таким образом, процесс классифи­ цирования скальных и полускальных грунтов на основе признаков, установленных СНиП П-Б.1-62 и включенных в обсуждаемую классификационную схему, неразрывно связан с получении всех необходимых для проектных рас­ четов показателей.

В общей классификации [58] выделение глинистых, лёс­ совых, крупнообломочных и песчаных грунтов по составу слагающего их материала подразумевают одновременно учет и их генезиса, т. е. по этой классификации должны

ит. д. генезиса и т. п. В примечании к общей классификации

[56]говорится: «При классификации осадочных пород обя­

зательно учитывается их генезис, который указывается в названии породы. Например: элювиальные, глинистые, слабовыветрелые и скрытотрещиноватые конгломераты; озерные сильновыветрелые, трещиноватые мергели; морские уплотненные, скрытопластичные пиритосодержащие глины; золовые мелкозернистые рыхлые пески и т. д. Среди осадоч­ ных пород по генетическим типам выделяются: элювиаль­ ные, делювиальные, аллювиальные, пролювиальные, вод­ ноледниковые, озерные, морские, моренные, золовые и дру­ гие породы» (стр. 29). Такое требование следует признать завышенным. Установление генезиса часто представляет собой весьма сложную, а порой и неразрешимую задачу. Поэтому генетический признак осадочных грунтов в общую классификационную схему не введен. В ней крупнообло­ мочные, песчаные, глинистые и биогенные грунты делятся на типы, виды и разновидности по наиболее характерным для каждой подгруппы признакам, определяющим пове­

ными классификациями грунтов СНиП П-Б.1-62. Крупнообломочные грунты подразделяются на типы по

по размерам крупнообломочного материала и его окатанности (валуны—камни, галька—щебень, гравий—дресва), а также по соотношению крупнообломочного материала

сзаполнителем. Особенно следует подчеркнуть важность

инеобходимость учета последнего признака, так как пове­ дение крупнообломочного грунта в основании зданий и соо-' ружений в значительной степени будет определяться вза­ имным расположением крупных обломков и заполнителя.

158

Если крупные обломки образуют жесткий каркас, т. е. непосредственно соприкасаются друг с другом, а заполни­ тель находится только в оставшемся между ними прост­ ранстве, то прочность и деформируемость грунта в целом будет определяться, в основном, прочностью и деформируе­ мостью крупнообломочного материала. Если же крупные обломки, не соприкасаясь, как бы «плавают» в заполните­ ле, то прочность и деформируемость крупнообломочного грунта будет определяться, главным образом, соответствую­ щими свойствами заполнителя. Правда, и в этом случае количество крупнообломочного материала будет влиять на свойства грунта в целом. Работы, выполненные лабо­ раторией оснований и фундаментов Дальневосточного Промстройниипроекта, показали, что чем выше в крупно­ обломочном грунте содержание крупного материала и мень­ ше соответственно содержание глинистого заполнителя, тем выше характеристики прочностных и деформативных свойств грунта в целом и наоборот. Таким образом, учет этого фактора при классификации крупнообломочных грун­ тов должен производиться всегда. Поэтому, в отличие от частных классификаций грунтов СНиП П-Б.1-62 и других частных и общих классификаций, он введен в обсуждаемую классификационную схему.

Типы крупнообломочных грунтов подразделяются на ви­ ды по составу заполнителя (песчаный, глинистый), а виды — на разновидности по состоянию этого заполнителя, т. е. для песчаного заполнителя — по плотности, а для глинис­ того — по консистенции.

Песчаные грунты подразделяются на типы по грануло­ метрическому составу, на виды — по плотности сложения и на разновидности — по степени водонасыщения. Это на­ ходится в полном соответствии с теми частными классифи­ кациями по указанным признакам, которые содержатся в СНиП П-Б.1-62, т. е. выделяются типы песков (граве­ листые, крупные, средней крупности, мелкие и пылева­ тые), виды песков (плотные, средней плотности и рыхлые) и разновидности песков (маловлажные, влажные и насы­ щенные водой). В отличие от указанной главы СНиП в клас­ сификационной схеме все эти частные классификации рас­ положены в строго определенной последовательности и каждому выделяемому подразделению присвоено конкрет­ ное таксономическое наименование (тип, вид или разновид­ ность). Песок любого по гранулометрическому составу типа Может быть подразделен на. любой из поименованных видов

159

по плотности, а любой вид по плотности — на любую раз­ новидность по влажности. Такого последовательного под­ разделения песков нельзя осуществить по общей классификациии грунтов в работе [58] (см. табл. 2). Пески в ней подразделяются на типы гравелистых, чистых и пылеватых. Вряд ли можно среди гравелистых или пылеватых песков выделить виды грубо-, крупно-, средне-, мелко-, тонкозер­ нистых и других песков. Если же подразделение на виды относить только к чистым пескам, то остается неясным, как осуществлять подразделение на виды гравелистых и пыле­ ватых песков, когда в основу такого подразделения должны быть заложены особенности гранулометрического состава.

При расчетах естественных оснований, сложенных гли­ нистыми грунтами, проектировщика прежде всего интере­ сует, не обладают ли эти грунты какими-либо специфичес­ кими свойствами, определяющими их поведение при взаи­ модействии со зданиями и сооружениями. Такими спе­ цифическими свойствами обладают лёссовые грунты, склон­ ные к деформациям типа просадок, набухающие и засо­ ленные глинистые грунты, глинистые грунты, обогащенные органическим веществом. По указанным признакам в об­ щей классификационной схеме и произведено разделение глинистых грунтов на типы. Каждый выделенный тип глинистых грунтов требует своего, особого подхода к его изучению. Для просадочных должны быть определены по­ казатели просадочности, для набухающих — величина на­ бухания и давление набухания, для засоленных — коли­ чество и состав солей, для глинистых грунтов, содержащих органические вещества,— количественное содержание пос­ ледних и их состав. Однако для всех типов глинистых грун­ тов в соответствии с требованиями СНиП П-Б.1-62 должны определяться показатели пластичности: верхний предел, нижний предел и число пластичности. По числу пластич­ ности все глинистые грунты независимо от того, обладают или не обладают они какими-либо специфичными свойст­ вами, подразделяются на супеси, суглинки и глины. Этот показатель и принят в общей классификационной схеме для разделения глинистых грунтов на виды. Отсюда следует, что во всех случаях при производстве инженерно-геологи­ ческих изысканий обязательно должны выделяться просадочные, набухающие, засоленные, содержащие органи­ ческие вещества или обычные супеси, суглинки и глины, не обладающие какими-либо специфическими свойствами.

В соответствии с требованиями того же СНиП глинистые

160