9.3 Будівельна класифікація ґрунтів

Гірські породи відзначаються винятковою різноманітністю: кількість тільки найбільш важливих різновидів їх перевищує декілька тисяч. Разом з тим у багатьох випадках різні гірські породи з інженерно-геологічної точки зору мають більш-менш схожі або спільні властивості (наприклад, нема суттєвої різниці між гранітом і діоритом у невивітрілому стані).

Гірські породи за їхніми основними інженерно-геологічними ознаками можна групувати у певні категорії. Тим самим при вирішенні інженерно-геологічних задач значно скорочується кількість розрахункових схем механіки ґрунтів шляхом їх систематизації.

Відповідно до нормативів, класифiкацiя грунтiв включає такi таксономiчнi одиницi, що видiляються за групами ознак:

- клас - за загальним характером структурних зв'язкiв;

- група - за характером структурних зв'язкiв (з урахуванням їх мiцностi);

- пiдгрупа - за походженням та умовами утворення;

- тип - за речовинним складом;

- вид - за найменуванням грунтiв (з урахуванням розмiрiв часток та показникiв властивостей);

- рiзновиди - за кiлькiсними показниками речовинного складу, властивостей та структури грунтiв.

Виділяють такі класи грунтів: природних скельних, природних дисперсних (нескельних) (див. § 9.1), природних мерзлих, техногенних (штучного походження).

Подальший поділ природних скельних ґрунтів (на групи, підгрупи, типи і види) робиться за генезисом, постгенетичними процесами та за петрографічним складом (табл. 9.3).

Таблиця 9.3 - Клас ґрунтів з жорсткими структурними зв’язками (природні скельні грунти)

Група	Підгрупа	Тип	Вид
Магматичні	Інтрузивні (глибинні)	Ультраосновного складу	Перидотити, дуніти, піроксеніти
		Основного складу	Габро, норiти, анортозити, дiабази, дiабазовi пор- фiрити, долерити
		Середнього складу	Дiорити, сiєнiти, порфiрити, ортоклазовi порфiри
		Кислого складу	Гранiти, гранодiорити, кварцевi сiєнiти, дiорити, кварцевi порфiри, кварцевi порфiрити
	Ефузивні (вивержені)	Основного складу	Базальти, долерити
		Середнього складу	Андезити, вулканогенно-уламковi грунти, обсидiани, трахiти
		Кислого складу	Ліпарити, дацити, риолiти
Метамор-фічні		Силікатні	Гнейси, сланці, кварцити
		Карбонатні	Мармури, роговики, скарни
		Залізисті	Залізні руди
Осадові зцементовані		Силікатні	Конгломерати, брекчії, пісковики, туфіти
		Карбонатні	Доломіти, вапняки
Напівскельні	Ефузивні	Силікатні	Вулканогенно-уламковi грунти
	Осадові	Силікатні	Аргилiти, алевролiти, пiсковики
		Кремнисті	Опоки, трепели, дiатомiти
		Карбонатні	Крейди, мергелi, вапняки
		Сульфатні	Гiпси, ангiдрити
		Галоїдні	Галiти, карнолiти

 Таблиця 9.4 - Клас природних дисперсних ґрунтів (природні нескельні грунти)

Група	Підгрупа	Тип	Вид
Зв’язні	Осадові	Мінеральні	Глинисті
		Органомінеральні	Мули, сапропелі, заторфовані грунти
		Органічні	Торфи
Незв’язні	Осадові	Мінеральні	Піски, великоуламкові грунти

Для визначення складу ґрунтів проводять гранулометричний аналіз. Для великоуламкових та піщаних ґрунтів його проводять ситовим методом, який полягає в просіюванні піску через сита з різними розмірами отворів. Розподіл великоуламкових та піщаних ґрунтів на різновиди за гранулометричним складом показаний в табл. 9.5.

Таблиця 9.5 - Розподіл великоуламкових та піщаних ґрунтів на різновиди за гранулометричним складом

Різновид	Розмір зернин, часток, мм
Великоуламкові: - валунні та глибисті; - галечникові та щебенисті; - гравійні та  жорствяні	часток крупніше 200 мм більше 50% за вагою; часток крупніше 10 мм більше 50% за вагою; часток крупніше 2 мм більше 50% за вагою
Піски: - гравіюваті (жорствяний); - крупні; - середньої крупності; - мілкі; - пилуваті	часток крупніше 2 мм більше 25% за вагою; часток крупніше 0,5 мм більше 50% за вагою; часток крупніше 0,25 мм більше 50% за вагою; часток крупніше 0,1 мм 75% і більше; часток крупніше 0,1 мм менше 75% за вагою

Для тонкозернистих ґрунтів такий метод неприпустимий із-за граничної тонкості ситової тканини (біля 0,1 мм) і труднощів поділу в сухому стані агрегатів на окремі зерна, тому повний аналіз тонкодисперсного ґрунту проводять у два етапи. На першому визначають процентний вміст зерен у породі з розмірами частинок крупніше 0,1 мм просіюванням на стандартному наборі сит, на другому - процентний вміст частинок з розмірами зерен менше 0,1 мм з вимірюванням швидкості осідання часток ґрунту у воді.

Найбільш простим методом гранулометричного аналізу глинистих ґрунтів є ареометричний. Він базується на вимірюванні ареометром щільності суспензованого розчину, яка змінюється з часом у зв'язку з випаданням з води завислих частинок ґрунту.

Гранулометричний аналіз можна проводити за методами Сабаніна та Робінзона. Вони засновані на відборі із водного розчину проб через певний проміжок часу та визначенні: сухого залишку шляхом випаровування і зважування.

Для глинистих ґрунтів часто гранулометричний аналіз не проводиться, а про вміст у них глинистих частинок судять за числом пластичності (див. § 9.2).

Крім зернового складу, для класифікації великоуламкових ґрунтів використовують ступінь вологості, а для класифікації піщаних ґрунтів - ступінь вологості та коефіцієнт пористості.

Виділяють такі різновиди великоуламкових та піщаних ґрунтів за ступенем вологості:

маловологі 0 < S_r  0,5;

вологі 0,5 < S_r 0,8;

насичені водою                                       0,8 < S_r 1.

У таблиці 9.6 наведені різновиди піщаних ґрунтів за щільністю складення (в залежності від коефіцієнта пористості).

Таблиця 9.6 - Різновиди піщаних ґрунтів за щільністю складення

Піщані ґрунти	Різновиди піщаних ґрунтів
	щільні	середньої щільності	пухкі
Крупні та середньої крупності	е < 0,55		е > 0,7
Мілкі	е < 0,6		е > 0,75
Пилуваті	е< 0,6		е > 0,8

Для класифікації глинистих ґрунтів, крім зернового складу, використовується показник текучості, котрий показує стан ґрунту за пластичністю. Виділяють такі різновиди глинистих ґрунтів за показником текучості:

супіски

тверді                                     І_L < 0;

пластичні 0  І_L  1;

текучі І_L > 1;

суглинки та глини

тверді І_L < 0;

напівтверді 0  І_L  0,25;

тугопластичні 0,25 І_L  0,50;

м'якопластичні 0,50  І_L  0,75;

текучопластичні 0,75  І_L  1;

текучі І_L > 1.