Классификация грунтов по трудности разработки

Классификация грунтов по трудности разработки

Классификация грунтов по трудности разработки землеройными машинами представляет определенную сложность ввиду значительного многообразия и изменчивости прочностных характеристик.

С накоплением фактических данных о свойствах грунтов оказалось возможным классифицировать их по одному характерному показателю — прочности, хорошо коррелирующемуся с сопротивляемостью грунта разрушению рабочими органами землеройных машин.

Одной из наиболее общих явилась классификация горных пород (грунтов) М. М. Протодъяконовым на десять категорий (I—X) по коэффициенту крепости (прочности) — обобщенному показателю их сопротивляемости разрушению. Коэффициент крепости является интегральной численной характеристикой прочностных свойств горных пород.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Скальные грунты с предварительно разрыхляют взрывом и затем перемещают землеройными машинами. В ряде случаев при относительно тонких прослойках (до 20 см) такие грунты можно разрабатывать механическим способом.

В строительстве при нормировании землеройных работ и определении расценок наибольшее распространение получила классификация Госстроя СССР, распределяющая немерзлые и мерзлые грунты в состоянии природной влажности и плотности по группам в зависимости от трудности разработки, перемещения и укладки разными машинами. Принятая классификация позволяет оценить трудность разработки не только однородных грунтов, но и с большим количеством включений валунов, строительного мусора, с примесями щебня, гравия и т. п.

В соответствии с классификацией Госстроя СССР принято разделять немерзлые грунты на шесть групп (I—VI) и мерзлые на четыре. Грунты природной влажности и прочности, отнесенные к I—III группам, разрабатывают бульдозерами без предварительного рыхления. Остальные грунты рассматриваются как прочные и требующие предварительного механического или взрывного рыхления.

Проведенные исследования показали, что наиболее полное представление о свойствах грунта в массиве на глубину до 30 м при работе рыхлителей наряду со скоростью продольных звуковых волн, характеризующей степень трещиноватости, дает скорость распространения ультразвуковых продольных волн (частота

Примечание. Без примесей принят грунт, в объеме которого примеси щебня, гальки и строительного мусора не превышают 10%.

Рис. 1. Диаграммы рыхлимости грунтов при использовании рыхлителя на тракторе мощностью 522 кВт:
01 — моренная (ледниковая) глина с включениями скальных грунтов; 02 — гранит; 03 — базальт, 04 — диабаз, 05 — сланец; Об — песчаник; 07 — алеврит; 08 — аргилит; 09 — обломочный скальный грунт; 10 — брекчия; 11 — селитроносный скальный грунт; 12 — известняк; 13 — слоистый сланец; 14 — шиферный сланец; /5 — уголь; 16 — железная руда; А — разрыхляемые в массиве; Б — разрыхляемые в прослойках; В — не поддающиеся эффективной разработке рыхлителями

Принципиальную возможность рыхления определяют по диаграмме. В соответствии с диаграммой предусмотрено пять характерных областей:
1 — разработка грунта экскаваторами без предварительного рыхления; 2—4 — разработка грунта рыхлителями соответственно на тракторах мощностью 132—183; 183— 294; 294—385 кВт; 5 — рыхление грунтов взрывом.

Мерзлые грунты ввиду значительной сопротивляемости разрушению разрабатывают рыхлителями или взрывом с дальнейшим перемещением бульдозерами. Рост отрицательной температуры является одной из основных причин сопротивляемости мерзлых грунтов разрушению рабочими органами землеройных машин. Удельное сопротивление резанию при понижении температуры с —0,5 до —40 °С непрерывно возрастает. Особенно резкое увеличение сопротивления резанию наблюдается при переходе из немерзлого в пластично-мерзлое состояния и из пластично-мерзлого в твердо-мерзлое.

Значительное повышение прочности с понижением температуры в основном наблюдается у влагонасыщепных грунтов В процессе разрушения при влажности, близкой к полной влагоемкости, наиболее трудоемки мерзлые супеси и суглинки.

Рис. 2. Диаграмма определения необходимой мощности рыхлителя в зависимости от свойств разрабатываемого скального грунта:

Вследствие анизотропии свойств разрушение мерзлых грунтов режущим инструментом наиболее эффективно вдоль ледяных прослоек. При воздействии инструмента на мерзлый грунт в направлении, перпендикулярном прослойкам, от грунта откалываются элементы толщиной, равной расстоянию между соседними прослойками, что предопределяет рост сопротивления резанию и снижение производительности машин.

Одним из основных показателей прочности мерзлых грунтов, тесно связанных с сопротивлением резанию, является число ударов динамического плотномера ДорНИИ. Число ударов С при погружении в грунт на глубину 10 см плоского цилиндрического наконечника площадью 1 см2 приближенно »характеризует сопротивление грунта резанию. За каждый удар производят работу в 10 Дж. Работа, затраченная на внедрение наконечника, является критерием плотности и сопротивления грунта разрушению.

Ввиду разделения прочности нескальных грунтов в мерзлом и немерзлом состояниях по коэффициенту крепости с большим усреднением в ряде случаев используют классификацию, предложенную проф. А. Н. Зелениным, по числу С. Все группы разбиты на восемь категорий, включая немерзлые (I—IV категории) и мерзлые (V—VIII категории) грунты. По этой классификации каждой категории грунтов соответствует следующее число ударов С: (1—4)/3; (5—8)/6; (9—16)/12; (17—35)/25 для категорий I—IV; (35—70)/50; (70—140)/100; (140—280)/200; (280—560)/400 — для категорий V—VIII (в числителе приведены границы интервала, в знаменателе — средние значения).

Грунты I—IV категории разрабатывают обычным землеройным оборудованием. Грунты V—VIII категории являются более крепкими и при большой глубине промерзания разрабатываются после; предварительного механического или взрывного рыхления.

Закономерности изменения усилия резания мерзлых грунтов и числа ударов динамического плотномера, как установлено А. Н. Зелениным, взаимно линейно коррелируются для грунтов различного гранулометрического состава, влажности и температуры в интервале от —1 до —15°С, кроме песка.

На основании сравнения числа ударов с сопротивлением резанию грунта эталонным рабочим органом с режущей кромкой шириной 3 см, углом заострения 180° и углом резания 90° при глубине блокированного резания 1 см составлена шкала сопротивления мерзлых грунтов резанию. В табл. 1.4 приведены сопротивления мерзлых грунтов резанию в интервале наиболее характерных температур от —1 до —15 °С.

При расчетах бульдозеров и рыхлителей трудность разработки грунтов характеризуют силой резания (рыхления), равной по величине, но противоположно направленной силе сопротивления грунта резанию (рыхлению) и параллельной касательной к траектории режущей кромки рабочего органа. Сила резания рабочего органа зависит от его формы и размеров; угла резания, угла заострения в плане, ширины и степени затупления режущей части; толщины стружки, числа блокированных граней; прочностных характеристик грунта.

Сложность процесса затрудняет аналитическое определение сопротивления резанию на базе известных теорий прочности материалов. Для расчета сопротивления резанию в ряде случаев используют принципы механики грунтов, изучающей напряженно-деформированное состояние грунтов и условия их прочности с использованием паспорта прочности, представляющего собой график огибающей кругов напряжений Мора — функциональной зависимости между касательными т,- и нормальными щ напряжениями, соответствующими прочности данного грунта под воздействием внешних сил. Кривые зависимостей разграничивают область упругих деформаций (внутри под огибающей) от области пластического течения или хрупкого разрушения грунта.

Условие возникновения пластических деформаций в данной точке массива находится при допущении прямолинейной огибающей кругов напряжений Мора, дающей наиболее приемлемые результаты при исследовании большинства грунтов.

Одновременно исследуют напряженное состояние массива при помощи уравнений математической теории упругости, которые справедливы не только для упругих, но и для любых сплошных линейно-деформированных тел. Разрушение грунта под действием нагрузки определяют исходя из предельного равновесия его в исследуемой точке, соответствующего такому напряженному состоянию, когда незначительное добавочное воздействие нарушает равновесие системы. Решение заключается в нахождении наиболее невыгодного положения поверхности сдвига и определении усилий сдвига грунта.

При всей строгости решения аналитический метод имеет ряд недостатков, ограничивающих широкое его использование, так как он не учитывает пространственность процесса и формирование ядра уплотнения на режущей грани инструмента. При этом методе требуется большая вычислительная работа.

Наибольшее признание получил метод эмпирического исследования сопротивления грунтов резанию, сущность которого заключается в непосредственном изменении силы резания (рыхления) на работающей машине или стенде. Такая методика позволяет обобщить формулы определения усилий резания в зависимости от свойств грунта, конфигурации рабочего органа и технологии с учетом реальных условий работы.

Анализ экспериментальных данных показывает, что при разработке мерзлых грунтов рыхлителями с острыми наконечниками удельная энергоемкость процесса составляет 0,05—0,66 кВт-ч/м3 в зависимости от угла рыхления, глубины борозды, количества и шага зубьев, прочностных характеристик грунта.

Установка двух-трех зубьев с рациональным шагом, обеспечивающим сплошное разрушение грунта за счет взаимодействия зубьев, позволяет снизить удельную энергоемкость в 2 раза.

Наиболее эффективна разработка рыхлителями хрупких мерзлых песков. С повышением пластичности и прочности грунта энергоемкость существенно возрастает.

Читать далее: Особенности эксплуатации машин в экстремальных климатических условиях

как правильно выбрать тип фундамента, чтобы он идеально подходил к грунту — ТЕХНОНИКОЛЬ

При укладке фундамента важно следить не только за перевязкой арматуры, обустройством опалубки и другими техническими деталями процесса. Огромное значение имеет и грунт, на котором будет стоять дом. Во многом именно от него зависит, насколько долговечной и прочной окажется вся постройка.

Специально, чтобы вам было проще разобраться, мы подготовили простую и понятную статью-гайд, в которой разберем:

• какие бывают грунты и в чем их особенности;
• как на выбор фундамента влияют грунтовые воды;
• чем опасен мерзлый грунт;
• какой вид фундамента лучше выбрать для каждой разновидности грунта.

Виды грунтов

Для начала разберемся, какие грунты в принципе существуют, потому что многие непрофессионалы не видят между ними особой разницы. А она есть и довольно существенная. Грунты, применяемые в качестве основания, бывают скальные и нескальные/дисперсные (пески, глины, суглинки, супеси, илы, торфы).

Скальные грунты – наиболее надёжные. Они прочны, не проседают, не размываются и не вспучиваются. Залегают в виде сплошного массива.

Типов нескальных грунтов очень много. Мы расскажем только о наиболее базовых разновидностях.

Крупные и средние пески (или как их еще называют дисперсные несвязанные) – сыпучие в сухом состоянии и непластичные во влажном. Одна из главных особенностей в том, что они фильтруют воду и не способны ее капиллярно поднимать. Кроме того, песчаные грунты уплотняются и проседают под сильной нагрузкой.

Глины, суглинки, илы, торфы, пылеватые пески (дисперсные связанные), наоборот, пластичны во влажном состоянии. Они могут сжиматься и размываться, а также капиллярно поднимать воду.

Капиллярная вода – это вода, которая удерживается в грунте адгезионными или капиллярными силами и постоянно присутствует, независимо от наличия или отсутствия горизонта подземных вод или осадков.

Капиллярное поднятие воды – эффект, при котором грунтовая вода поднимается по пустотам капиллярного размера. Происходит это под действием сил поверхностного натяжения.

Влияние подземных вод на прочность фундамента

Уровень подземных вод – это уровень, ниже которого грунт насыщен водой. Это очень важный параметр при выборе типа фундамента и системы гидроизоляции. Дело в том, что он подвержен сезонным изменениям и сильно влияет на поведение некоторых видов грунта. Например, как мы упоминали выше, глинистые грунты намного пластичнее именно во влажном состоянии.

Если не учитывать этот параметр, в итоге подобная халатность может привести к плохим последствиям. Например, по фундаменту или даже по всему зданию пойдут трещины.

Воздействие морозного пучения на фундамент

Сезонные колебания температур – еще один важный фактор, о котором не стоит забывать. Ведь при замерзании насыщенная водой масса грунта значительно увеличивается в объеме, начинает давить на заглубленные конструкции и выталкивать их из земли.

Это явление называют морозным пучением – при промерзании происходит увеличение объёма и деформация дисперсных грунтов, а в итоге образуются выпуклые формы на их поверхности.

Все дисперсные связанные грунты («глины» в нашей классификации) относятся к пучинистым грунтам.

Но само морозное пучение – это еще не главная проблема. Вспучивание грунта никогда не бывает равномерным: в некоторых местах он поднимается выше, чем в других. Из-за этого весь фундамент дома может перекосить, в результате чего на нем самом и на фасаде появятся трещины.

Чтобы избежать подобных неприятностей, нужно изначально определить глубину промерзания грунта и заложить фундамент ниже нее. Благодаря этому, даже если вы строите на насыщенном водой грунте, дом без проблем простоит долгие годы.

Виды фундаментов и категории грунтов, для которых они лучше всего подходят

Столбчатый фундамент

Один из самых доступных и простых в создании фундаментов. Как правило, его используют на грунтах, которые не подвержены морозному пучению и сдвигам.

Ленточный фундамент

Заглубленный ленточный фундамент обладает большей несущей способностью, чем столбчатый. Как правило, специалисты не рекомендуют использовать такой фундамент на грунтах подверженных морозному пучению.

Плитный фундамент

Такой вид считается самым надежным и способным выдержать высокие нагрузки. Его можно использовать на любых грунтах, даже на самых слабых и подверженных морозному пучению.

Свайный фундамент

Данный вид фундамента применяют на слабых и подвижных грунтах, прорезая поверхностные слабые грунты и передавая действующие нагрузки на нижележащие более прочные слои.

А с какими трудностями при постройке фундамента на сложных почвах сталкивались вы? Поделитесь своим опытом в комментариях.

Типы почв — Boughton

Почва — это природный ресурс, который можно разделить на несколько типов, каждый из которых имеет свои характеристики, обеспечивающие преимущества и ограничения роста.

Определение типа почвы, необходимой для проекта , имеет первостепенное значение для поддержки здорового роста растений.

Почвы можно разделить на песчаные, глинистые, илистые, торфяные, меловые и суглинистые в зависимости от преобладающего размера частиц в почве.

Вот общие черты для каждого типа почвы:

Песчаная почва

Песчаная почва легкая, теплая, сухая, кислая и с низким содержанием питательных веществ. Песчаные почвы часто называют легкими из-за высокой доли песка и небольшого количества глины (глина весит больше, чем песок).

Эти грунты имеют быстрый отвод воды и просты в обработке. Весной они быстрее прогреваются, чем глинистые почвы, но имеют тенденцию высыхать летом и страдают от недостатка питательных веществ, которые смываются дождем.

Добавление органического вещества может помочь дать растениям дополнительный заряд питательных веществ за счет улучшения способности почвы удерживать питательные вещества и воду.

Глинистая почва

Глинистая почва — это тяжелый тип почвы, который отличается высоким содержанием питательных веществ. Глинистые почвы остаются влажными и холодными зимой и пересыхают летом.

Эти почвы состоят из более чем 25 процентов глины, и из-за промежутков между частицами глины глинистые почвы содержат большое количество воды.

Поскольку эти почвы медленно дренируются и дольше прогреваются летом, в сочетании с высыханием и растрескиванием летом, они часто могут стать испытанием для садоводов.

Иловая почва

Иловая почва — это легкий и влагоудерживающий тип почвы с высоким рейтингом плодородия.

Так как илистые почвы состоят из частиц среднего размера, они хорошо дренируются и хорошо удерживают влагу.

Мелкие частицы легко уплотняются и смываются дождем.

При добавлении органического вещества частицы ила могут быть связаны в более устойчивые комки.

Торфяная почва

Торфяная почва содержит большое количество органических веществ и удерживает большое количество влаги.

Этот тип почвы очень редко встречается в саду и часто импортируется в сад, чтобы обеспечить оптимальную почвенную основу для посадки.

 

Меловая почва

Меловая почва может быть легкой или тяжелой, но всегда очень щелочной из-за карбоната кальция (извести) в ее структуре.

Так как эти почвы щелочные, они не будут поддерживать рост вересковых растений, для роста которых требуется кислая почва.

Если на известковой почве видны признаки видимых белых комочков, ее нельзя подкислять, и садовникам следует смириться и выбирать только растения, предпочитающие щелочную почву.

Суглинистая почва

Суглинистая почва представляет собой смесь песка, ила и глины, объединенных во избежание негативного воздействия каждого типа.

Эти почвы плодородны, с ними легко работать и они обеспечивают хороший дренаж. В зависимости от их преобладающего состава они могут быть как супесями, так и суглинками.

Поскольку почвы представляют собой идеальный баланс почвенных частиц, они считаются лучшими друзьями садоводов, но все же полезно добавлять в них дополнительные органические вещества.

Нужна помощь в выборе правильной почвы для выращивания?

Вам также может быть интересно узнать больше о верхнем слое почвы и различных доступных градациях .

Свяжитесь с нами, и мы будем рады обсудить ваши растущие потребности. Мы обладаем более чем 30-летним опытом поставки «выкопанного» и просеянного верхнего слоя почвы профессиональным садоводам, ландшафтным дизайнерам и садоводам.

С коммерческими проектами можно связаться по телефону 01536 510515 или связаться с нами здесь, чтобы получить бесплатное предложение.

У нас также есть интернет-магазин для мелких закупок почвы: www.garentopsoildirect.co.uk

Ваше имя* Ваш адрес электронной почты* Ваш номер телефона* Название компании (если применимо) Почтовый индекс доставки работы Пожалуйста, выберите продуктСверчковые суглинкиСемена травСубстрат для зеленой крышиЛандшафтный дизайн и компостПескиВерхние слои почвыУкрашение газона и корневая зонаПочва для городских деревьев~ Пожалуйста, выберите один ~ Сообщите нам больше о ваших требованиях*

Типы почв | Общество почвоведов Америки

Дополнительная информация о типах почв

Гелисоли — это постоянно мерзлые почвы (содержащие «вечную мерзлоту») или содержащие признаки вечной мерзлоты вблизи поверхности почвы. Гелизоли встречаются в Арктике и Антарктике, а также на очень больших высотах. Вечная мерзлота влияет на землепользование, оказывая влияние на нисходящее движение воды и процессы замораживания и оттаивания (криотурбация), такие как морозные пучения. Вечная мерзлота также может ограничивать глубину укоренения растений. Гелизоли составляют около 9% свободной от ледников поверхности земли в мире.

Гистосоли в основном состоят из органического материала в своей верхней части. Порядок Histosol в основном содержит почвы, обычно называемые болотами, вересковыми пустошами, торфяниками, мускусными болотами, болотами или торфами и навозами. Эти почвы образуются, когда органические вещества, такие как листья, мхи или травы, разлагаются медленнее, чем накапливаются из-за снижения скорости микробного разложения. Чаще всего это происходит в очень влажных местах или под водой; таким образом, большая часть этих почв насыщена водой круглый год. Гистосоли могут быть высокопродуктивными сельскохозяйственными угодьями при осушении; однако осушение этих почв может привести к их быстрому разложению и резкому оседанию. Они также нестабильны для фундаментов или дорог и могут быть очень кислыми. Гистосоли составляют около 1% свободной от ледников поверхности земли в мире.

Сподозоли относятся к наиболее привлекательным почвам. Часто они имеют темную поверхность, под которой находится пепельно-серый слой, который впоследствии подстилается красноватым, ржавым, кофейным или черным подпочвенным горизонтом. Эти почвы образуются, когда осадки взаимодействуют с кислой растительной подстилкой, такой как иголки хвойных деревьев, с образованием органических кислот. Эти кислоты растворяют железо, алюминий и органические вещества в пахотном и пепельно-сером горизонтах. Затем растворенные материалы перемещаются в красочные подпочвенные горизонты. Сподозоли чаще всего развиваются в почвах грубого гранулометрического состава (пески и супеси) под хвойной растительностью во влажных регионах мира. Они, как правило, кислые, имеют низкую плодородность и низкое содержание глины. Сподозоли занимают около 4% свободной от ледников поверхности суши в мире.

Andisols обычно образуются в результате выветривания вулканических материалов, таких как пепел, в результате чего в почве образуются минералы с плохой кристаллической структурой. Эти минералы обладают необычайно высокой способностью удерживать как питательные вещества, так и воду, что делает эти почвы очень продуктивными и плодородными. Андисоли включают слабовыветрелые почвы с большим количеством вулканического стекла, а также более сильно выветрелые почвы. Обычно они возникают в районах с умеренными и высокими осадками и прохладными температурами. Они также имеют тенденцию к сильной эрозии на склонах. Эти почвы составляют около 1% свободной от ледников поверхности суши.

Oxisols – это почвы тропических и субтропических регионов, в которых преобладают оксиды железа, кварц и сильно выветрелые глинистые минералы, такие как каолинит. Эти почвы обычно встречаются на пологих поверхностях земли большого возраста, которые были стабильными в течение длительного времени. По большей части это почти безликие почвы без четко выраженных слоев или горизонтов. Поскольку они сильно выветрены, они имеют низкое естественное плодородие, но их можно сделать продуктивными за счет разумного использования удобрений и извести. Оксисоли встречаются примерно на 8% свободной от ледников поверхности суши.

Vertisols – это богатые глиной почвы, содержащие тип «экспансивной» глины, которая резко сжимается и набухает. Поэтому эти почвы сжимаются при высыхании и набухают при намокании. При высыхании вертисоли образуют большие трещины, которые могут быть более одного метра (трех футов) в глубину и несколько сантиметров или дюймов в ширину. Движение этих грунтов может привести к растрескиванию фундаментов зданий и деформации дорог. Vertisols очень плодородны из-за высокого содержания глины; однако вода имеет тенденцию скапливаться на их поверхности, когда они намокают. Vertisols расположены в областях, где нижележащие исходные материалы позволяют формировать экспансивные глинистые минералы. Они занимают около 2% свободной от ледников поверхности суши.

Аридизоли — это почвы, которые встречаются в слишком сухом климате для выживания «мезофитных» растений — растений, приспособленных ни к слишком влажной, ни к слишком сухой среде. Климат, в котором встречаются Aridisols, также ограничивает процессы выветривания почвы. Аридизоли часто содержат скопления соли, гипса или карбонатов и встречаются в жарких и холодных пустынях по всему миру. Они занимают около 12% свободной от ледников площади суши Земли, включая часть сухих долин Антарктиды.

Ultisols – это почвы, образовавшиеся во влажных районах и подвергшиеся интенсивному выветриванию. Как правило, они содержат подпочвенный горизонт, который содержит значительное количество перемещаемой глины и является относительно кислым. Большинство питательных веществ содержится в верхних сантиметрах почвы Ultisol, и эти почвы, как правило, имеют низкое плодородие, хотя они могут стать продуктивными при добавлении удобрений и извести. Ultisols составляют около 8% свободной от ледников поверхности суши.

Mollisols представляют собой степные или пастбищные почвы с темным поверхностным горизонтом. Они очень плодородны и богаты химическими «основаниями», такими как кальций и магний. Темный поверхностный горизонт возникает в результате ежегодного добавления в почву органического вещества из глубоких корней степных растений. Моллисоли часто встречаются в климате с ярко выраженными засушливыми сезонами. Они составляют примерно 7% свободной от ледников поверхности суши.

Alfisols аналогичны Ultisols , но менее подвержены атмосферным воздействиям и менее кислые. Они, как правило, более плодородны, чем Ultisols, и расположены в аналогичных климатических регионах, обычно под лесной растительностью. Они также более распространены, чем Ultisols, занимая около 10% свободной от ледников поверхности суши.

Inceptisols демонстрируют умеренную степень развития почвы и отсутствие значительного накопления глины в недрах.