Грунт властивості, види, використання, застосування

ГРУНТ (польський grunt, від німецький Grund - основа, грунт * а. ground, soil and rock; н. Воден, Grund, Erdmasse; ф. solet roche, terrain, terre; і. terra terrena) - багатокомпонентна, динамічна система, що включає гірські породи, ґрунти, техногенні утворення та є об'єктом інженерної діяльності. Грунти використовуються як основи будівель і різних інженерних споруд, матеріалу для споруд (доріг, насипів, гребель), середовища для розміщення підземних споруд (тунелів, трубопроводів, сховищ). Грунт - складна система, що складається з твердих (тверді мінерали, лід та органомінеральні утворення), рідких (водні розчини), газоподібних (повітря, гази) та біотичних, або живих (макро- та мікроорганізми), компонентів. Різний генезис ґрунтів визначає особливості їх складу, структури та текстури, від яких залежать властивості ґрунту.

Види ґрунтів

Оцінюючи грунту у зв'язку з інженерної діяльністю застосовуються спеціальні класифікації. Класифікації ґрунту в CCCP поділяються на загальні, приватні, регіональні та галузеві. Завдання загальної класифікації охопити по можливості все безліч ґрунтів і поділити їх на групи, підгрупи та типи за ознаками, які тією чи іншою мірою визначають властивості ґрунтів та їх інженерно-геологічну оцінку. Вперше найбільш повна загальна класифікація грунту була побудована за генетичним принципом у CCCP в 1957 Є. М. Сергєєвим, В. А. Приклонським, П. Н. Панюковим та Л. Д. Білим, надалі вона була суттєво доопрацьована Є. М. Сергєєвим (1978) і покладено основою ГОСТу 25100-82. Виділяються 2 класи ґрунтів: скельні та дисперсні. У класі скельних ґрунтів розрізняють групи магматичні (ефузивні та інтрузивні), метаморфічні, осадові сцементованого та штучного ґрунту. Середосадкових зціментованих грунтів виділяється підгрупа хімічно обложених (хемогенних) та органогенних грунтів (кремнисті, карбонатні, сульфатні та галоїдні) та підгрупа уламкових зціментованих грунтів (великоуламкові, піщані, пилуваті та глинисті). Клас дисперсних ґрунтів включає осадові несцементовані та штучні ґрунти. Осадові несцементовані ґрунти поділяються на незв'язні ґрунти — великоуламкові, дрібноуламкові (піщані) і зв'язні ґрунти — пилуваті (лесові), глинисті, сапропелево-торф'яні та ґрунти. Штучні ґрунти класифікуються за способом перетворення породи в скельний ґрунт, що визначається переважно особливостями вихідних порід. Група штучних дисперсних ґрунтів включає штучно змінені, ущільнені, культурні шари, насипні та намивні ґрунти.

Дисперсні ґрунти

Загальна класифікація відноситься до мерзлих ґрунтів. Дисперсні ґрунти, що знаходяться в мерзлому стані, є самостійним класом порід (поряд зі скельними та дисперсними немерзлими) і мають специфічні структурні зв'язки за рахунок наявності льоду; це визначає суттєва залежність їх властивостей від температури. При зниженні температури міцність структурних зв'язків зростає, а при підвищенні - знижується, що супроводжується значною зміною властивостей мерзлих дисперсних ґрунтів (властивості скельних мерзлих ґрунтів мало відрізняються від їх властивостей у стані). Подальший підрозділ ґрунтів у межах кожної підгрупи здійснюється за петрографічним (літологічним) принципом з виділенням відповідних типів. Загальна класифікація грунтів служить основою розробки приватних класифікацій, у яких проводиться виділення дрібніших таксономічних одиниць (видів, різновидів) виходячи з їхскладу, будови, стану чи окремих властивостей. Так, існують приватні класифікації скельних ґрунтів з тимчасового опору на одновісне стиск у водонасиченому стані, ступеня розм'якшення у воді, ступеня розчинності і т.д. Для дисперсних ґрунтів поширення набули приватні класифікації за гранулометричним складом, числом пластичності, показником консистенції, відносного набухання, відносної просадності, стисливості тощо. Мерзлі дисперсні ґрунти поділяються на приватних класифікаціях за рівнем цементації льодом. Регіональні класифікації розробляються стосовно певної території та будуються на основі геолого-структурного плану району з виділенням формацій, геолого-генетичних комплексів та петрографічних типів порід. Галузеві класифікації складаються з завдань певного виду будівництва: гідротехнічного, цивільно-промислового, меліоративного, дорожнього тощо.

Властивості ґрунтів

Склад, структура (обумовлена характером внутрішніх зв'язків, розміром, формою, розташуванням та кількісним співвідношенням основних структурних елементів) та текстура (сукупність ознак, що характеризують просторове розташування структурних елементів ґрунту) визначають якість ґрунтів при їх використанні. Серед найважливіших властивостей ґрунтів виділяються фізичні (щільність, теплопровідність, електропровідність, магнітні властивості, діелектрична проникність та ін.), фізико-хімічні (розчинність, адсорбційні та корозійні властивості, набухання та усадочність, липкість, пластичність тощо) та механічні властивості (Пружність, загальна деформованість, стисливість, просідання, міцність на одновісне стиск, міцність на розрив, опір зсуву, реологічні властивості). Показники такихвластивостей ґрунтів, як пластичність, міцність на одновісне стиск, використовуються як класифікаційні та служать основою для складання приватних і іноді галузевих класифікацій; показники пружності, загальної деформованості, міцності на зсув - в інженерних розрахунках стійкості споруд, їх опади, фільтраційних втрат води і т.д. Показники низки властивостей (щільності, стисливості, просадності) використовуються як класифікаційних, так і розрахункових.

Застосування ґрунтів

Властивості ґрунтів визначають умови зведення інженерних споруд, ведення гірничих робіт. Залежно від міцності, тріщинуватості, вивітрілості, липкості грунтів вибирають технологію та спосіб ведення гірничих робіт. Для оцінки водоприток у гірничі виробки, а також ефективності роботи водознижувальних систем та прогнозу підтоплення території визначають фільтраційні властивості ґрунтів. Розрахунок крутості та стійкості укосів відкритих гірських виробок, а також стійкості склепінь підземних виробок проводиться на підставі показників міцності ґрунтів на зсув та розрив. У тих випадках, коли ґрунти не відповідають вимогам, що пред'являються до основ споруджуваних споруд (при підвищеній тріщинуватості та водопроникності порід, високої просадності, сильної стисливості, суффозійної нестійкості або високої розчинності), проводиться штучне поліпшення їх властивостей. Для цієї мети застосовують різні способи осушення ґрунтів (дренування та електроосмотичне водозниження), механічні ущільнення та кольматації глинистими розчинами; ін'єкційні закріплення (закачування в ґрунт цементних розчинів, рідкого скла, бітумів та бітумних емульсій, синтетичних та природних смол); закріплення грунтів, заснованого на використанні заморожування, термічних таелектрохімічних засобів обробки (електрообробка, електролітична обробка). також закріплення грунтів.