Некоторые разновидности мергелей обладают способностью к набуханию и интенсивному размоканию.
Кремнистые мергели отличаются устойчивостью к выветриванию.
Аргиллит—сильно переуплотненная глина с тонкослоистой, иногда неясно выраженной текстурой. Содержит преимущественно (в количестве более 50 %) глинистые частицы (< 0,005 мм). Интенсивно разрушаются при преобладании глинистого цемента. Разновидности с кремнистым и известковым цементом более устойчивы к выветриваемости.
В естественных условиях аргиллиты во многих случаях переслаиваются мергелями, песчаниками и алевролитами.
Алевролит — сильно переуплотненные пылеватые грунты. Количество пылеватых (алевритовых) частиц (0,05—0,005 мм) превышает 50 %.
Они интенсивно разрушаются при преобладании глинистого цемента. При наличии кремнистого и известкового цемента алевролиты более устойчивы к выветриваемости.
В естественном сложении алевролиты часто переслаиваются с мергелями, песчаниками и аргиллитами.
Мел — белый тонкозернистый известняк биогенного и биохимического происхождения. Состоит из мелких морских раковин. Пористость достигает 50 %.
Размягчается и размокает в воде. Интенсивно выветривается.
Сланцы—отличаются ориентированным расположением слагающих их минералов.
Сланцы осадочного происхождения имеют тонкослоистую текстуру без изменения своего состава (глинистые, кремнистые сланцы).
Кристаллические сланцы возникают в результате процессов метаморфизма и характеризуются резким изменением исходного вещества.
Тальковые, хлоритовые, глинистые, слюдяные и слюдистые сланцы способны интенсивно разрушаться под воздействием атмосферных факторов. В выемках они пучат.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ХАРАКТЕРИСТИКА ГРУНТОВ ЗАСОЛЕННЫХ, НАБУХАЮЩИХ, ПРОСАДОЧНЫХ, ПУЧИНИСТЫХ
Засоленные грунты — грунты, содержащие в количестве более 0,3 % массы абсолютно сухого грунта легкорастворимые соли (хлористый натрий, хлористый кальций, хлористый магний, сернокислый магний, углекислый натрий и двууглекислый натрий), а также — в больших количествах труднорастворимый сернокислый кальций (гипс) и практически нерастворимый углекислый кальций. Засоленные грунты при увлажнении резко снижают прочность на сжатие.
Засоленные грунты следует разделять по степени засоления с учетом его качественного характера (таблица Б.1).
Таблица Б.1
|
Грунты |
Среднее суммарное содержание легкорастворимых солей, % массы сухого грунта |
|||
|
|
Хлоридное и сульфатнохлоридное засоление |
Сульфатное, хлоридно-сульфатное и содовое засоление |
||
|
|
районы с засушливым климатом |
остальные районы |
районы с засушливым климатом |
остальные районы |
|
Слабозасоленные Среднезасоленные Сильнозасоленные Избыточно засоленные |
0,5—2 2—5 5—10 > 10 |
0,3—1 1—5 5—8 >8 |
0,5—1 1—3 3—8 >8 |
0,3—0,5 0,5—2 2—5 > 5 |
К слабозасоленным грунтам необходимо также относить грунты со средним суммарным содержанием легкорастворимых солей менее 0,5 % в районах с засушливым климатом и менее 0,3 % в остальных районах, если эти грунты содержат более 0,25 % Nа2SO4 + МgSO4, или более 0,5 % NаНСОз + Nа2СОз.
Качественный характер засоления можно установить по соотношению содержания ионов Сl' и SO4" в водной вытяжке, выраженного в миллиэквивалентах на 100 г сухого грунта (таблица Б.2).
Таблица Б.2
|
Наименование засоления |
Отношение |
|
Хлоридное |
Более 2,5 |
|
Сульфатно-хлоридное |
2,5—1,5 |
|
Хлоридно-сульфатное |
1,5—1,0 |
|
Сульфатное |
Менее 1,0 |
Засоление называется содовым при содержании в грунте ионов СО3" и НСО3' более одной трети суммарного содержания ионов Сl' и SO4".
Степень и качественный характер засоления определяют в период наибольшего накопления солей в верхних слоях грунтов.
Набухающие грунты — морские и озерные глинистые отложения палеогена, неогена и четвертичной системы, майкопские, сарматские, мэотические, киммерийские, апшеронские, бакинские, аральские и хвалынские породы и их элювий, делювий.
Характерной особенностью этих грунтов является изменение их состояния и свойств под воздействием природных факторов при нарушении естественных условий залегания.
Набухающие грунты при замачивании водой или другой жидкостью увеличиваются в объеме, при этом относительное набухание в условиях свободного набухания (без нагрузки) sw0,04 — ГОСТ 25100.
Набухающие грунты характеризуются следующими показателями: свободное набухание—sw, набухание под нагрузкой swp, усадка при высыхании — sh, влажность набухания — Wsw, влажность предела усадки — Wsh.
Показатели набухания и усадки грунта определяются по относительной деформации:
набухание — в условиях исключения возможности бокового расширения при насыщении грунта водой или химическим раствором;
усадку — в условиях свободной трехосной деформации при высыхании грунта
; (Б.1)
, (Б.2)
где h0 и hsw — высота образца до и после увлажнения;
V0 и Vsh — начальный и конечный объемы образца.
Методы лабораторного определения характеристик набухания и усадки представлены в ГОСТ 24143.
По ГОСТ 25100 набухающие грунты в зависимости от величины относительного набухания без нагрузки подразделяются на:
слабонабухающие, если 0,04 sw 0,08;
средненабухающие, если 0,08 < sw 0,12;
сильнонабухающие, если sw > 0,12. В наибольшей степени величину возможной деформативности набухающих грунтов отражает обобщенный показатель набухания — усадки swh.
. (Б.3)
Обозначения прежние.
Поверхностные слои земляного полотна (на откосах, под основной площадкой) находятся в зоне сезонных изменений влияния внешних факторов и работают в условиях переменного температурно-влажностного режима. Поэтому при установлении расчетных параметров грунтов следует учитывать наибольшую их деформативность и ориентироваться на показатель усадки набухания swh.
Грунты считаются слабонабухающими, если swh 10; средненабухающими, если 0,10<swh0,20; сильнонабухающими, если swh > 0,20.
Для глинистых грунтов с влажностью предела текучести 0,35 WL 0,65, удовлетворяющих требованию 0,03 (Wp — 0,4 WL) 0,09; при ориентировочных расчетах могут быть использованы эмпирические зависимости для прогнозирования состояния и свойств набухающих грунтов [38; 39; 47]. Показатель усадки — набухания:
. Давление набухания Рsw:
Рsw = 6 swh ·WL = 6 МПа (60 кгс/см2). (Б.4)
Просадочные грунты — грунты, которые под действием внешней нагрузки или собственной массы при замачивании водой или другой жидкостью дают просадку и при этом значение относительной просадочности sl 0,01 — по ГОСТ 25100.
Относительная просадочность — отношение уменьшения высоты образца грунта в результате его замачивания водой или другой жидкостью при определенном вертикальном давлении к высоте образца природной влажности при давлении, равном природному на глубине отбора образца. Определяется по ГОСТ 23161.
При предварительной оценке к просадочным грунтам обычно относятся лессовые грунты со степенью влажности Sr 0,8, для которых величина показателя Iss, определяемого по формуле В.5, меньше значений, указанных в таблице Б.3.
Таблица Б.3
|
Число пластичности грунта, Iр |
0,01< Iр <0,10 |
0,10 Iр <0,14 |
0,14 Iр < 0,22 |
|
Показатель Iss |
0,1 |
0,17 |
0,24 |
Iss = (eL - e)/(1 + e), (Б.5)
где е —коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности;
еL —коэффициент пористости, соответствующий влажности на границе текучести WLи определяемый по формуле
eL = WL s / , (Б.6)
где s — плотность частиц грунта, г/см3;
— плотность воды, принимаемая равной 1 г/см3.
I — зона постоянного значения плотности и влажности грунтов после стабилизации процессов набухания в изменившихся при строительстве условиях; II — зона сезонного изменения плотности и влажности грунтов; hв — глубина зоны выветривания
Рисунок Б.1 — Схема образования зоны сезонного выветривания после сооружения земляного полотна
Пучинистые грунты — грунты, которые при замерзании могут увеличиваться в объеме. К грунтам, подверженным морозному пучению, относятся:
глинистые — супеси, суглинки, глины;
легковыветривающиеся — сланцы, алевролиты, аргиллиты, мергели в зоне активного выветривания;
крупнообломочные — грунты с глинистым заполнителем, пылеватые пески.
Значение морозного пучения грунтов зависит от их естественной влажности и условий возможного увеличения влажности слоя в процессе его промерзания (от глубины расположения уровня грунтовых вод). В наибольшей степени подвержены пучению пылеватые грунты.
Ориентировочные значения относительного пучения грунтов в зависимости от их естественной влажности и разности величин естественной влажности и влажности на границе раскатывания (пластичности) приведены в таблице Б.4.
Таблица Б.4
|
W-Wp, доли единицы |
Интенсивность пучения глинистых грунтов, f |
||||||||||
|
|
Влажность грунта в слое промерзания, W, доли единицы |
||||||||||
|
|
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
26 |
28 |
30 |
32 |
34 |
36 |
|
0,01 |
0,015 |
0,018 |
0,021 |
0,025 |
0,028 |
0,031 |
0,034 |
0,037 |
0,041 |
0,044 |
0,047 |
|
0,02 |
0,022 |
0,025 |
0,029 |
0,032 |
0,035 |
0,038 |
0,041 |
0,045 |
0,048 |
0,051 |
0,054 |
|
0,03 |
0,034 |
0,037 |
0,040 |
0,044 |
0,047 |
0,050 |
0,053 |
0,056 |
0,060 |
0,063 |
0,066 |
|
0,04 |
0,050 |
0,054 |
0,057 |
0,060 |
0,063 |
0,066 |
0,070 |
0,073 |
0,076 |
0,079 |
0,082 |
|
0,05 |
— |
0,075 |
0,078 |
0,081 |
0,084 |
0,088 |
0,091 |
0,094 |
0,097 |
0,100 |
0,103 |
|
0,06 |
— |
0,097 |
0,100 |
0,104 |
0,107 |
0,110 |
0,113 |
0,116 |
0,120 |
0,123 |
0,126 |
|
0,07 |
— |
— |
0,130 |
0,133 |
0,136 |
0,139 |
0,143 |
0.146 |
0,149 |
0,152 |
0,155 |
|
0,08 |
— |
— |
0,164 |
0,167 |
0,170 |
0,173 |
0,176 |
0,180 |
0,183 |
0,186 |
0,189 |
|
0,09 |
— |
— |
— |
0,205 |
0,208 |
0,212 |
0,215 |
0,218 |
0,221 |
0,224 |
0,227 |
|
0,10 |
— |
— |
— |
0,248 |
0,251 |
0,254 |
0,258 |
0,261 |
0,264 |
0,267 |
0,270 |
|
Примечания 1 Величины интенсивности пучения, приведенные в таблице Б.4, определены расчетом для грунта с плотностью скелета d = 1,6 г/см3. Интенсивность пучения грунтов с другим значением d можно определять по формуле , где fi, - соответственно интенсивность пучения и плотность скелета исследуемого слоя грунта. 2 W - естественная влажность грунта, установленная по данным замеров в природных условиях. 3 Wp - влажность данного слоя грунта на границе раскатывания. |
ПРИЛОЖЕНИЕ В
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ЗАЩИТНОГО СЛОЯ ПО УСЛОВИЮ ОГРАНИЧЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ЕГО ОСНОВАНИЯ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ НЕОБХОДИМОЙ ПРОЧНОСТИ ПОДСТИЛАЮЩЕГО СЛОЯ
Определение необходимой толщины защитного слоя может быть выполнено по методике, представленной в Методических рекомендациях [9]; при отсутствии детальных исходных данных рекомендуется использовать методику, приведенную в Технических указаниях [10]. При этом в настоящем приложении приведены графики, значительно упрощающие выполнение расчетов.
В действующих нормативах ВСН 61-89 и рекомендациях [9—11] толщину подушки из дренирующих грунтов (т.е. толщину защитного слоя h3) и рекомендуется определять по формуле
