Грунт (почва)

ГРУНТ (от немецкого Grund - основа, почва), любые горные породы, почвы или техногенные геологические образования, являющиеся объектом инженерной деятельности человека. Грунты используются в качестве оснований, среды для размещения (например, тоннелей, трубопроводов) или материала для возведения сооружений (например, дорог, плотин). Наука о грунте - грунтоведение.

По принятой в Российской Федерации классификации в зависимости от инженерно-геологических свойств и общего характера структурных связей грунты разделяются на четыре класса: скальные, дисперсные, мёрзлые и техногенные. Каждый класс делится на группы (по прочности структурных связей), подгруппы (по происхождению и условиям образования: магматические, метаморфические, осадочные, антропогенные образования и др.), типы (по минеральному составу: силикатные, карбонатные и др.), виды (по наименованию грунтов: сланцы, песчаники, известняки, глинистые грунты и др.) и разновидности (по количественным показателям вещественного состава, свойств и структуры грунты: по коэффициенту выветрелости, гранулометрическому составу, коэффициенту водонасыщения и др.).

Реклама

Скальные грунты включают в себя горные породы с жёсткими кристаллическими связями. Разделяются на две группы: собственно скальные грунты (граниты, базальты, мраморы, доломиты и др.) и полускальные (вулканические туфы, мергели, гипсы и др.). Условная граница между скальными и полускальными грунты принимается по прочности на одноосное сжатие (RC > 5 МПа - скальные, RC< 5 МПа - полускальные).

Дисперсные грунты представляют собой осадочные горные породы (обломочные, органоминеральные и органические) с механическими или водно-коллоидными структурными связями. Разделяются на две группы: несвязные и связные грунты. Несвязные грунты представлены песчаными и крупно- и грубообломочными грунтами (щебень, гравий и др.). Связные грунты делятся на три типа - минеральные, органоминеральные и органические. Наибольшее распространение имеют минеральные грунты в виде глинистых образований (глин, суглинков и супесей). Органоминеральными грунтами являются илы, сапропели и заторфованные грунты. Это высокопористые и водонасыщенные массы. Органические грунты представлены торфом. Содержание органических веществ в торфе составляет 50% (по массе) и более.

Важной характеристикой дисперсных грунтов является гранулометрический (зерновой) состав. В соответствии с преобладающим (более 50%) размером минеральных частиц различают грунты крупнообломочные (зёрна крупнее 2 мм), песчаные (частицы от 2 до 0,05 мм), пылеватые (0,05-0,005 мм), глинистые (менее 0,005 мм). В строительстве широко применяется классификация дисперсных грунтов в зависимости от трудности разработки по категориям с I (песок, супесь) по IV (тяжёлая глина).

Мёрзлые грунты - это скальные, полускальные и дисперсные грунты, находящиеся в условиях отрицательных температур и содержащие в своём составе лёд. Все грунты этого класса имеют криогенные (льдоцементные) структурные связи. К мёрзлым грунтам относятся также чистые льды, иногда играющие роль грунтов, и ледяные грунты из наземных и подземных льдов (ледниковых, речных, пещерных и др.).

Техногенные грунты представляют собой природные породы (скальные, дисперсные, мёрзлые), которые в каких-либо целях были подвергнуты физическому или физико-химическому воздействию, а также искусственные минеральные и органоминеральные образования, сформировавшиеся в процессе бытовой и производственной деятельности человека (бытовые отходы - свалки и культурные слои, отходы производства - золы, шлаки и др., строительные грунты - насыпные и намывные). Среди грунтов этого класса присутствуют минеральные образования с различными структурными связями - кристаллическими, механическими, водно-коллоидными и криогенными.

В общем случае грунт состоит из твёрдой (породообразующие минералы, лёд и органоминеральные образования), жидкой (вода) и газообразной компонент. Совокупность твёрдых частиц образует скелет грунта, а в порах и трещинах между частицами располагаются вода («поровая вода») и газ. В грунте также выделяют биоту, так как жизнедеятельность организмов может оказывать существенное влияние на свойства грунта. На больших глубинах и в некоторых особых условиях грунт может быть однокомпонентным (например, в зоне вечной мерзлоты, если всё пространство между частицами заполнено льдом, грунт состоит только из твёрдой компоненты). В зоне положительной температуры ниже уровня подземных вод грунт обычно состоит из твёрдой и жидкой компонент; такой грунт часто называют грунтовой массой. Критериями использования того или иного грунта для конкретной цели являются его свойства. При исследовании свойств грунта изучают его состав (химический, минералогический, гранулометрический, микроагрегатный, газовый, водный и биотический), структуру (форму, размер, характер взаимосвязи между слагающими грунт элементами или частицами), текстуру (характер и взаиморасположение, то есть «рисунок» частиц) и состояние грунта, которое в значительной степени зависит от внешних факторов и характера изменений, вызванных этими факторами (например, мёрзлые и талые грунты, трещиноватые и нетрещиноватые).

Среди важнейших свойств грунтов выделяют: физические (удельная и объёмная масса, пористость, влажность, пластичность, текучесть и др.) и механические. Последние наиболее часто используются в различных инженерных расчётах (смотри Механика грунтов). К ним относятся прочностные (прочность на одноосное сжатие, сопротивление сдвигу, угол внутреннего трения и др.), деформационные (модуль деформации, модуль сдвига и т.п.) и фильтрационные (коэффициент фильтрации, поровое давление и др.) свойства. Особенности грунтов и их свойства изучаются лабораторными или полевыми методами с помощью специально сконструированных приборов или оборудования. Прогноз изменений свойств грунта во времени под воздействием нагрузок от строительных объектов или при воздействии иных факторов окружающей среды проводится на основе анализа генезиса грунтов и постгенетических процессов и явлений. Свойства грунтов улучшаются благодаря введению цементирующих и вяжущих веществ, механическому уплотнению, осушению, замораживанию и др. Смотри Закрепление грунтов, Уплотнение грунтов.

Лит.: Грунтоведение / Под редакцией Е. М. Сергеева. М., 1983; Ананьев В. П., Потапов А. Д. Инженерная геология. 3-е изд. М., 2005; Грунтоведение / Под редакцией В. Т. Трофимова. 6-е изд. М., 2005.

А. Д. Потапов.