Группа грунта в зависимости от трудности разработки

Группа грунта в зависимости от 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:

• Экономическая эффективность эксплуатации бульдозеров и рыхлителей
• Основные правила эксплуатации, технического обслуживания и ремонта машин
• Технология производства бульдозерных и рыхлительных работ
• Техника тензометрирования
• Приборы и оборудование для испытаний рыхлителей
• Экспериментальные исследования бульдозеров и рыхлителей
• Автоматизация рыхлителей
• Основные направления развития и совершенствования рыхлителей
• Конструктивные особенности зарубежных рыхлителей

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.

Категории грунтов по трудности разработки

Корректное определение объемов землеройных работ, их стоимости, производится на базе СНиП IV-2-82. Сборник 1 нормативного документа указывает механизмы разработки грунта: ручной или с использованием спецтехники. Дополнительно, свод содержит рекомендации по типу используемых землеройных машин, соответственно имеющейся классификации. Это позволяет определиться с типом используемой строительной техники, комплектом навесного оборудования.

Выгодно приобрести экскаваторы, бульдозеры, прочие импортные землеройные машины, предлагает портал ООО «БФ-Логистик». Покупка б/у спецтехники способствует существенному снижению стоимости оборудования без ущерба эксплуатационной надежности. Бесплатная квалифицированная консультация специалистов компании оптимизирует выбор под целевые применения.

Классификация грунтов по трудности разработки

Выбор метода землеройных работ производится на базе плотности естественного залегания конкретной породы, почвы. Дополнительные критерии: влажность, разрыхленность, сцепление, угол естественного скоса и сложность вскрытия. Относительно последнего показателя, классификация грунтов по трудности разработки предполагает несколько категорий. Они определяются соответственно типу и плотности (указана в кг/куб.м) породы:

• I (600 – 1600) – песок, торф, растительный слой, супесь;
• II (1600 – 1900) – мелкий гравий, легкий суглинок, лесс, разрыхленные породы со строительным мусором;
• III (600 – 1600) – крупный гравий, жирная глина, корневой слой почвы, тяжелый суглинок, включающий присутствие щебня и гальки;
• IV (1750 – 1900) – разнообразные типы глины – тяжелая, сланцевая, жирная с щебнем;
• V – VII (1200 – 2800) – дресва, известняк ракушечного происхождения, меловые и сланцевые структуры, туф, отвердевший лесс;
• VIII – XI (2200 – 3000) – базальты, гранитные породы и конгломераты, содержащие гальку.

Последняя категория исключает разработку грунта экскаватором, другой спецтехникой. Используется взрывная технология. Под остальные случаи применяются все виды работы: ручные, взрыв или с помощью самоходных машин.

Области применения

Важность учета трудоемкости разработки грунтов не ограничивается исключительно строительством. Сфера потенциальных применений землеройных машин дополняется следующими видами работ:

• добыча полезных ископаемых карьерным способом;
• дорожное строительство;
• прокладка трубопроводов.

Знать уровень сложности разработки грунтов, важно при выборе навесного оборудования для экскаваторов погрузчиков, другой техники. В частности, материал исполнения ковша отличается для работ на песке и твердых породах.

Механизированная разработка грунта

Осуществляется специализированной или универсальной техникой. В качестве многофункционального устройства популярен экскаватор погрузчик фронтальный.

Машина успешно сочетает бурение, дробление, землеройные работы и производит отгрузку почвы. Другие механизмы разработки грунта включают специализированное оборудование:

• экскаваторы – одно и многоковшовые, а также роторные модели (применяются при прокладке магистральных трубопроводов);
• бульдозеры;
• бурильные крановые машины;
• скреперы;
• грейдеры.

Дополнительно, при работе с грунтом используются катки. Этот вид техники необходим для уплотнения разрыхленной почвы или массы, выгруженной в отвал. На песчаных грунтах каток заменяет активный пролив водой.

Разработка грунта экскаватором

Наиболее востребованными остаются одноковшовые машины. Разработка грунта с их помощью ведется проходками. Количество забоев, их параметры – часть проектной документации по конкретному объекту. На отечественном рынке экскаваторы представлены европейскими, японскими и американскими производителями: Case, Hitachi, Caterpillar и JCB. Выбрать оборудование под конкретные цели помогут консультанты ООО «БФ-Логистик».

Интересные статьи

Как выбрать экскаватор-погрузчик?

Компанией ООО «БФ-Логистик» осуществляются поставки техники из Европы с последующей реализацией на выгодных условиях.

Комбайны John Deere серии STS

Зерноуборочные комбайны John Deere STS серии – машины с роторным МСУ, предназначенные под обработку полей с высокой урожайностью. Оптимальной культурой для агротехники STS выступает кукуруза, особенно при оснащении агрегатов соответствующей жаткой.

Классификация дорожных катков

Классификация дорожных катков осуществляется по ряду характеристик, основными из которых выступают – сила нагрузки и конструкция вальцов. Условно выделяют б/у технику, сочетающую бесперебойное функционирование со значительной скидкой на товар.

Лесозаготовительная техника: импортные машины б/у – недорого и надежно

Лесозаготовительная техника представляет самоходное многофункциональное оборудование, применяемое для валки леса, обработки и трелевки бревен. Высокопроизводительный тандем машин для заготовки леса составляют харвестеры и форвардеры.

Разновидность стрел и их модификации в колесных экскаваторах

Импортные колесные экскаваторы с длинной стрелой выпускаются в двух вариациях: 3-секционная (включая рукоять) модель и монолитная конфигурация. Присутствие телескопической секции повышает рабочие характеристики, снижая габариты экскаватора.

Для чего используют широкие и спаренные колеса в комбайнах

Переход на широкие и спаренные колеса в комбайнах обусловлен повышением давления на ось при заполнении бункера. Дополнительные аргументы установки двойных шин – снижение пробуксовки, соответственно топливных затрат, уменьшение давления на почву.

Чем отличается бульдозер от грейдера?

Принципиальное отличие бульдозера от грейдера – расположение и степень маневренности отвала. Другие отличительные детали автогрейдеров: использование только колесной ходовой части, возможность установки до трех навесных механизмов одновременно.

Большие бульдозеры

Большие бульдозеры – класс спецтехники с мощностью двигателя от 300 л.с. и эксплуатационной массой более 35 тонн. Сверхтяжелые машины преимущественно востребованы горнодобывающей промышленностью при разработке карьерных месторождений.

Описание тракторов Кубота (Kubota) и область их применения

Модельный ряд тракторов Kubota (Кубота) преимущественно составляют малогабаритные машины, обладающие высокой маневренностью и доступной стоимостью. Для работ с высоким тяговым усилием концерн выпускает технику серии M, мощностью до 140 л.с.

Категории грунтов по трудности разработки

В производстве любых земляных работ – будь то бурение, рытьё или планировка местности – всегда значительное влияние оказывают физико-механические свойства грунтов. А именно: их средняя плотность, влажность, сила внутреннего сцепления частиц, разрыхляемость и тому подобное. Поэтому по трудности разработки все грунты и разделены на отдельные группы, специально выделенные Строительными нормами и правилами РФ (сокращенно СниП).

Все грунты, в зависимости от сложности в их разработке спецтехникой, подразделяются на 7 групп. Наиболее проблемные для разработки относятся к 7-й группе (это скальные породы), а самые рыхлые, просто разрабатываемые – к 1-й группе (это песок и грунт растительного слоя).

При этом, внутри данной классификации существуют ещё и дополнительные подразделы. Это связано с тем, что один и тот же грунт при его разработке разными видами спецмашин может быть отнесён к разным группам. Точные таблицы распределения грунтов на подгруппы по трудности разработки можно найти в специальной справочной и нормативной литературе.

Содержание

Основные виды грунтов

Различаются следующие главные виды грунтов:

• Пески – сыпучая смесь зёрен кварца и других минералов крупностью 0,25…2 мм, образовавшаяся в результате выветривания горных пород. Песок подразделяется на крупный с преобладанием фракции 0.5…5 мм, средний с преобладанием фракции 0,25…0,5 мм; мелкий с содержанием частиц 0,1…0,25 мм более 50%. Песок, в котором преобладает фракция менее 0,1 мм, называют пылеватым. Насыпная плотность песка — 1500… 1600 кг/м3, естественная влажность — 8…12% и коэффициент разрыхления — 1,0…1,1.
• Супеси – грунты, содержащие от 30 до 50 % песчаных частиц, и с примесью 5…10% глины. Насыпная плотность 1500…1600 кг/м3, естественная влажность — 10…15 %, коэффициент разрыхления — 1,2…1,3, число пластичности — 1…7.
• Гравий – горные породы, состоящие из отдельных скатанных зерен диаметром 2…40 мм, иногда с некоторой примесью глинистых частиц.
• Глины – силикаты, содержащие глинозём, кремнезём, примеси песка, извести и др., а также химически связанную воду. Глина содержит частиц мельче 0,005 мм более 30 %. При содержании в глине частиц мельче 0,005 мм более 60 %, ее называют тяжелой. Плотность глины при естественной влажности — 20…30 % составляет 1500…1600 кг/м3. Коэффициент разрыхления — 1,15…1,30. Число пластичности, в зависимости от содержания глинистых частиц, — 17…27

• Суглинки – пески, содержащие 10…30% глины. Суглинки делятся на лёгкие, средние и тяжёлые. Плотность суглинка при естественной влажности 14…19 % составляет от 1500 до 1600 кг/м3. Коэффициент разрыхления изменяется в пределах от 1,2 до 1,3. Суглинок с числом пластичности 7…12 называют легким, а с числом пластичности свыше 12 — тяжёлым.
• Лёссовидные грунты – содержат более 50% пылевидных частиц при незначительном содержании глинистых и известковых частиц, лёссовидные грунты при наличии воды размокают и теряют устойчивость.
• Плывуны – песчано-глинистые грунты, сильно насыщенные водой.
• Растительные грунты – различные почвы, имеющие в своём составе гумуса от 4-х до 22-х %. По механическим свойствам приближается к тяжелым суглинкам. Плотность растительного грунта при влажности 20…25 %составляет 1200…1300 кг/м3, а коэффициент разрыхления — 1,3…1,4.
• Скальные грунты – состоящие из твёрдых горных пород.
• Щебенистые грунты — неокатанные остроугольные разрушенные горные породы размером частиц до 200 мм и насыпной плотностью 1750…1900 кг/м3, естественной влажностью 2…6 % и коэффициентом разрыхления 1,3…1,4.
• Гравелистые грунты – обломочные горные породы, состоящие из несцементированных окатанных зёрен размером до 70 мм. Окатанные частицы от 70 до 200 мм принято называть галькой. Насыпная плотность гравелистого грунта достигает 1700…1900 кг/м3, естественная влажность — 2…8 % и коэффициент разрыхления — 1,14…1,28.

С целью достижения оптимальной производительности землеройных машин, грунты IV–VII групп перед разработкой целесообразно предварительно дополнительно разрыхлять, используя рыхлители, оборудование бульдозерно-рыхлительных агрегатов и тому подобные инструменты.

При этом необходимо учитывать следующие обстоятельства:

• рыхление не во всех случаях может поспособствать повышению производительности землеройных машин, так как может сделать грунт сыпучим, что ухудшит условия его разработки (например, скреперами) и увеличит потери при транспортировании (например, бульдозерами);
• не следует разрыхлять грунт больше, чем объём производительности одной смены бригады, так как рыхлый грунт быстро пересыхает в жаркую погоду, а в дождливую – интенсивно переувлажняется.

Под скальными грунтами понимаются – магматические (гранит, диорит и др.), метаморфические (гнейс, кварцит и др.) и осадочные породы (известняки, кремнистые песчаники и др.)

Классифицируются они по прочности, по коэффициенту размягчаемости и по степени выветренности. Эти грунты залегают в виде сплошного массива или трещиноватого слоя. Они несжимаемые, водоустойчивые, практически водонепроницаемые. Вода фильтруется только лишь по трещинам.

Скальные грунты подразделяются по степени выветрелости на:

• монолитные – практически нетронутые выветриванием, слабовыветрелые (трещиноватые), залегающие в виде несмещенных глыб;
• выветрелые – сильно раздробленные, состоящие из мелких кусков.

Высокие прочностные свойства скальных грунтов объясняются наличием в их структурах кристаллических связей, которые возникают при раскристаллизации магмы, либо в результате цементизации рыхлых образований.

Полускальными называются грунты трещиноватые, сильно выветрелые – магматические породы, а также такие осадочные породы: гипс, мергель и др. Все эти породы по прочности достаточно устойчивы. Полускальные грунты в отличие от несжимаемых скальных, при обычных величинах давлений, передаваемых на них, обладают некоторой способностью пластически консолидироваться. Грунт под фундаментами зданий и сооружений в ряде случаев способен уплотняться.

Важной характеристикой полускальных грунтов является их недостаточная устойчивость к воде (размягчение и растворение). Например, гипс и каменная соль растворимы в воде, а другие только лишь размягчаются. После размягчения несущая способность грунтов уменьшается, изменяется и величина сопротивления сдвигу.

Порой производить земляные работы приходится и на асфальтированных участках. Асфальт (от греческого «смола») – это смесь битумов с минеральными материалами: гравием и песком (щебнем или гравием, песком и минеральным порошком).

Асфальт может быть не только искусственного, но и природного происхождения. Часто словом «асфальт» называют асфальтобетон – искусственный каменный материал, который получается в результате уплотнения асфальтобетонных смесей. Классический асфальтобетон состоит из щебня, песка, минерального порошка (филера) и битумного вяжущего (битум, полимерно-битумное вяжущее; ранее использовался дёготь, однако он в настоящее время не применяется).

Основная классификация

Для правильности определения скорости работ по разработке грунтов, они разбиваются на категории, согласно которым специалист может произвести классификацию и точно рассчитать как время выполнения работ, так и затраты на них. Это даёт возможность чётко и абсолютно адекватно запланировать бюджет заказчика работ, правильно выбрать спецтехнику и, тем самым, сэкономить и время, и средства.

Грунты I категории и II категории

К грунтам 1-й категории относятся составы, которые разрабатываются легче всего. Это песок или супесчаный грунт. Туда же относят легкие суглинки, верхний растительный слой, а также торфяники. На их выемку требуется меньше всего времени.

Грунт II категории представлен лессовидным лёгким суглинком. Кроме того, он может включает в себя также и мелкий гравий, фракция которого не превышает 15-ти миллиметров, а также растительный слой, входить в который могут и мелкие корни кустарников.

Суглинки и лесс могут быть смешанными с мелкой щебёнкой (гранитной или галечной) и всеми видами строительного мусора.

Грунты первых двух категорий могут быть разработаны не только землеройными спецмащинами – экскаваторами, но также и обычными штыковыми лопатами, практически без привлечения киркования.

Показатель плотности – 600…1600 кг на каждый кубометр (1-я категория); 1600… 1900 кг/м3 (2-я категория).

Виды грунтов – песок, супесь, растительный грунт, торф (1-я категория); лёгкий суглинок, лёсс, гравий, песок со щебнем, супесь со строймусором (2-я категория).

Грунты III категории и IV категории

Грунты III категории представляют собою глины тяжёлых жирных структур, а также суглинки; все виды лесса, в том числе и с твёрдыми включениями типа щебня или мусорных отходов со строительных площадок; чистый гравий и щебень фракции не более 40 мм.

К данной категории относятся также грунты растительные, либо торф с большим количеством древесных корней. С третьим типом грунтов допустимо работать вручную, с привлечением киркования и разрыхления ломами.

Грунты IV категории – уже относятся к сложным для разработки. Они представлены так называемой ломовой глиной с высокой плотностью; плотной глиной, жирной глиной и суглинком.

При этом элементы строительного мусора, камней и галечной породы могут достигать в этом виде классификации грунтов 10-ти килограммов, а размеров – до 90 миллиметров. Ещё к таким грунтам относятся также твердые солончаки и лесс, меловые пласты и трепел, а также слежавшийся (в том числе и скрепленный цементным раствором) мусор. Для разработки такого грунта вручную потребуется привлечение всех типов шанцевого инструмента. В том числе – кирки и ломы, а также молоты и клинья.

Показатель плотности – 1750… 1900 кг на каждый кубометр (3-я категория); 1900…2000 кг/м3 (4-я категория).

Виды грунтов – жирная глина, тяжелый суглинок, гравий крупный, растительная земля с корнями, суглинок со щебнем или галькой (3-я категория); тяжёлая глина, жирная глина со щебнем, сланцевая глина (4-я категория).

Грунты V категории – VII категории

Грунты V – VII категорий относят уже к особо сложным для разработки; к скальным, которые рекомендуется разрабатывать с применением взрывных методик. Это означает, что после измельчения взрывом, с такими грунтами может работать экскаватор или бульдозер, причем при сильном измельчении работа будет продвигаться даже быстрее, чем с грунтами I-IV категорий.

Показатель плотности – от 1200 до 2800 кг на каждый кубометр грунта 5…7 категории.

Виды грунтов V – VII категорий – следующие: плотный отвердевший лёсс, дресва, меловые породы, крепкие глинистые сланцы, туф, известняк и ракушечник, мягкий конгломерат; вечномёрзлые и сезонно промерзающие грунты: супеси, суглинки и глины с примесью гравия, гальки, щебня и валунов, а также моренные грунты и речные отложения со значительным содержанием крупной гальки и валунов, мягкий доломит и средний змеевик.

Всё, что ещё твёрже и плотнее – граниты, известняки, песчаники, базальты, диабазы, конгломерат с галькой – доступно к разработке только с применением взрывчатки.

Таким образом, чем выше категория грунтов, тем более твёрдый грунт сам по себе.

Классы грунтов, согласно ГОСТ 25100-95, подразделяются на пять таксономических единиц по следующим признакам:

• Группа – по характеру структурных связей (с учетом их прочности).
• Подгруппа – по происхождению и условиям образования.
• Тип – по вещественному, т.е. химико-минеральному составу.
• Вид – по наименованию грунтов (с учетом размеров частиц и показателей свойств).
• Разновидность – по количественным показателям состава, свойств и структуры грунтов.

Применение сведений о разных категориях грунтов непосредственно на практике земляных работ

Классификация грунтов по ГОСТ 25100-95 распространяется на все грунты и является обязательной при производстве инженерно-геологических изысканий, проектировании и строительстве зданий и сооружений.

Нормы выработки всех названных грунтов зависят от условий местности, сложности выполняемых работ и типа применяемой спецтехники. Экскаватор с лопатой прямого типа может успешно справиться со всеми типами грунтов, в том числе со скальными породами, при этом их размеры должны быть меньше одной трети ковша.

Для эффективной работы с грунтами I-III категории можно применить навесной экскаватор, поскольку он работает с дроблеными и сыпучими материалами.

Чтобы вырыть траншею в грунте I-IV категорий применяются роторные экскаваторы, при большом количестве каменистых включений, а также на пересеченной местности, целесообразно применять одноковшовую спецтехнику.

Для создания площадок на всех типах грунтов применяются бульдозеры, скорость работы которых зависит от мощности техники и категории грунта, при этом нужно учитывать его влажность и мягкость, тоже негативно сказывающиеся на скорости работы спецтехники.

При предварительном планировании земляных работ решается целый ряд важных задач, таких, как:

• где взять необходимое количество грунта для насыпи;
• куда девать грунт, получаемый при разработке выемок, если он не пригоден для отсыпки насыпи;
• какими механизмами разрабатывать и перемещать грунт;
• в каком направлении, на какое расстояние перемещать грунт и где его уложить, и т. д.

Все перечисленные задачи решаются путем разработки «Графика распределения земляных масс».

Сыпучие грунты (песок, гравий, щебень, галька) состоят из слабосцепленных между собой частиц разного размера.

Мягкие грунты – содержат в своём составе слабосвязанные между собой частицы землистых пород (глинистых или песчано-глинистых).

Слабые грунты (гипс, глинистые сланцы и др.) состоят из слабосвязанных между собой частиц пористых пород.

Средние грунты (плотные известняки, плотные сланцы, песчаники, известковый шпат) состоят из связанных между собой частиц пород средней твёрдости.

Крепкие грунты (плотные известняки, кварцевые породы, полевые шпаты и др.) содержат связанные между собой частицы пород большой твёрдости.

Разрабатывать плывуны, сыпучие, мягкие и слабые грунты легко, однако они требуют постоянного укрепления стенок шахты деревянными щитами с распорками. Средние и крепкие грунты разрабатывать тяжелее, но они не осыпаются и не требуют дополнительного крепления.

При разработке любые грунты разрыхляются и увеличиваются в объёме. Объём насыпи всегда и в любом случае получается больше объёма выемки, из которой грунт этот был взят.

Грунт в насыпи под действием собственного веса или механического воздействия уплотняется далеко не сразу, а постепенно, поэтому и различны значения первоначального процента увеличения объёма (разрыхления) – с процентом остаточного разрыхления после осадки грунта.

Эффективность работы землеройных и землеройно-транспортных спецмашин и механизмов при разработке грунтов из массива определяется их прочностными свойствами, плотностью, влажностью и абразивностью.

На разрыхлённых грунтах земляные работы с привлечением машин и механизмов зависят в значительной степени – от размеров кусков, коэффициента разрыхления, массы, прочности, плотности абразивности грунтов.

Категории грунтов по буримости

На производство земляных работ большое влияние оказывают физико-механические свойства грунтов: средняя плотность, влажность, сила внутреннего сцепления частиц, разрыхляемость и др. Поэтому по трудности разработки все грунты разделены на отдельные категории по буримости, которые определены Строительными нормами и правилами РФ (сокращенно СНиП) IV-2-82.

Различают следующие виды грунтов:

• Пески – сыпучая смесь зерен кварца и других минералов крупностью 0,25. 2 мм, образовавшаяся в результате выветривания горных пород.
• Супеси – пески с примесью 5. 10% глины.
• Гравий – горные породы, состоящие из отдельных скатанных зерен диаметром 2. 40 мм, иногда с некоторой примесью глинистых частиц.
• Глины – горные породы, состоящие из чрезвычайно мелких частиц (менее 0,005 мм), с небольшой примесью мелких песчаных частиц.
• Суглинки – пески, содержащие 10. 30% глины. Суглинки делятся на легкие, средние и тяжелые.
• Лёссовидные грунты – содержат более 50% пылевидных частиц при незначительном содержании глинистых и известковых частиц, лёссовидные грунты при наличии воды размокают и теряют устойчивость.
• Плывуны – песчано-глинистые грунты, сильно насыщенные водой.
• Растительные грунты – различные почвы с примесью 1. 20% перегноя.
• Скальные грунты – состоят из твердых горных пород.

Торф и растительный слой без корней. Рыхлые: лёсс, пески (не плывуны), супеси без гальки и щебня. Ил влажный и иловатые грунты. Суглинки лёссовидные. Трепел. Мел слабый.

Торф и растительный слой с корнями или с небольшой примесью мелкой (до 3 см) гальки и щебня. Супеси и суглинки с примесью до 20% мелкой (до 3 см) гальки или щебня. Пески плотные. Суглинок плотный. Лёсс. Мергель рыхлый. Плывун без напора. Лед. Глины средней плотности (ленточные и пластичные). Мел. Диатомит. Сажи. Каменная соль (галит). Нацело каолинизированные продукты выветривания изверженных и метаморфизованных пород. Железная руда охристая.

Суглинки и супеси с примесью свыше 20% мелкой (до 3 см) гальки или щебня.Лёсс плотный. Дресва. Плывун напорный. Глины: с частыми прослоями (до 5 см) слабосцементированных песчаников и мергелей, плотные, мергелистые, загипсованные, песчанистые. Алевролиты глинистые слабосцементированные. Песчаники слабосцементированные глинистым и известковистым цементом. Мергель. Известняк-ракушечник. Мел плотный. Магнезит. Гипс: тонкокристаллический, выветрелый.Каменный уголь слабый. Бурый уголь.Сланцы: тальковые, разрушенные всех разновидностей. Марганцевая руда. Железная руда окисленная, рыхлая. Бокситы глинистые.

Галечник, состоящий из мелких галек осадочных пород. Мерзлые водоносные пески, ил, торф. Алевролиты плотные глинистые. Песчаники глинистые. Мергель плотный. Неплотные: известняки и доломиты. Магнезит плотный. Пористые: известняки, туфы. Опоки глинистые. Гипс кристаллический. Ангидрит. Калийные соли. Каменный уголь средней твердости. Бурый уголь крепкий. Каолин (первичный). Сланцы: глинистые, песчано-глинистые, горючие, углистые, алевролитовые. Серпентиниты (змеевики) сильно выветрелые и оталькованные. Неплотные: скарны хлоритового и амфибол-слюдистого состава.Апатит кристаллический. Сильно выветрелые: дуниты, перидотиты. Кимберлиты, затронутые выветриванием. Мартитовые и им подобные руды сильно выветрелые. Железная руда мягкая вязкая. Бокситы.

Галечно-щебенистые грунты. Галечник мерзлый, связанный глинистым или песчано-глинистым материалом с ледяными прослойками. Мерзлые: песок крупнозернистый, древеса, ил плотный, глины песчанистые. Песчаники на известковистом и железистом цементе. Алевролиты. Аргиллиты. Глины аргиллитоподобные, весьма плотные, плотные сильно песчанистые. Конгломерат осадочных пород на песчано-глинистом или другом пористом цементе. Известняки. Мрамор. Доломиты мергелистые. Ангидрит весьма плотный. Опоки пористые выветрелые. Каменный уголь твердый. Антрацит, фосфориты желваковые. Сланцы: глинисто-слюдяные, слюдяные, тальково-хлоритовые, хлоритовые, хлорито-глинистые, серицитовые. Серпентиниты (змеевики).Выветрелые: альбитофиры, кератофиры. Туфы серпентизированные вулканические. Дуниты, затронутые выветриванием. Кимберлиты брекчиевидные. Мартитовые и им подобные руды неплотные.

Ангидриты плотные, загрязненные туфогенным материалом. Песчаники: полевошпатовые, кварцево-известняковые. Алевролиты с включением кварца. Известняки: плотные, доломитизированные, скарнированные. Доломиты плотные. Опоки. Сланцы: глинистые, кварцево-серицитовые, кварцево-слюдяные, кварцево-хлоритовые, кварцево-хлоритосерицитовые, кровельные. Хлоритизированные и рассланцованные, альбитофиры, кератофиры, порфириты, габбро. Аргиллиты слабо окремненные. Дуниты, не затронутые выветриванием. Перидотиты, затронутые выветриванием. Амфиболиты. Пироксениты крупнокристаллические. Талько-карбонатные породы. Апатиты. Скарны эпидотокалщитовые. Колчедан сыпучий. Бурые железняки ноздреватые. Гематит-мартитовые руды. Сидериты.

Аргиллиты окремненные. Конгломераты осадочных пород на кремнистом цементе. Песчаники кварцевые. Доломиты весьма плотные. Окварцованные: полевошпатовые песчаники, известняки.Каолин агальматолитовый. Опоки крепкие плотные. Фосфоритовая плита. Сланцы слабо окремненные: амфибол-магнетитовые, куммингтонитовые, роговообманковые, хлорито-роговообманковые. Слаборассланцованные альбитофиры, кератофиры, порфиры, порфириты, диабазовые туфы, затронутые выветриванием порфиры, порфириты. Крупно- и среднезернистые, затронутые выветриванием граниты, сиениты, диориты, габбро и другие изверженные породы. Пироксениты, пироксениты рудные. Кимберлиты базальтовые. Скарны кальцитосодержащие авгито-гранатовые.Кварцы пористые (трещиноватые, ноздреватые, охристые). Бурые железняки ноздреватые, пористые. Хромиты. Сульфидные руды. Мартито-сидеритовые и гематитовые руды. Амфибол-магнетитовые руды. Аргиллиты кремнистые.

Конгломераты изверженных пород на известковистом цементе. Доломиты окварцованные. Окремненные, известняки, доломиты. Фосфориты плотные, пластовые. Сланцы окремненные: кварцево-хлоритовые, кварцево-серицитовые, кварцево-хлорито-эпидотовые, слюдяные. Гнейсы. Среднезернистые альбитофиры и кератофиры. Базальты выветрелые. Диабазы. Порфиры и порфириты. Андезиты.Диориты, не затронутые выветриванием. Лабрадориты, перидотиты. Мелкозернистые, затронутые выветриванием, граниты, сиениты, габбро. Затронутые выветриванием гранито-гнейсы, пегматиты, кварц-турмалиновые породы. Скарны крупно- и среднезернистые кристаллические: авгито-гранатовые, авгито-эпидотовые. Эпидозиты. Кварцево-карбонатные и кварцево-баритовые породы. Бурые железняки пористые. Гидрогематитовые руды плотные. Кварциты: гематитовые, магнетитовые. Колчедан плотный. Бокситы диаспоровые.

Базальты, не затронутые выветриванием. Конгломераты изверженных пород на кремнистом цементе. Известняки карстовые. Кремнистые: песчаники, известняки. Доломиты кремнистые.Фосфориты пластовые окремненные. Сланцы кремнистые. Кварциты: магнетитовые и гематитовые тонкополосчатые, плотные мартито-магнетитовые.

Роговики амфибол-магнетитовые и серицитизированные. Альбитофиры и кератофиры. Трахиты. Порфиры окварцованные. Диабазы тонкокристаллические. Туфы окремненные, ороговикованные. Затронутые выветриванием: липариты, микрограниты. Крупно- и среднезернистые граниты, гранито-гнейсы, гранодиориты.Сиениты. Габбронориты. Пегматиты. Березиты. Скарны мелкокристаллические: авгито-эпидото-гранатовые, датолито-гранато-геденбергитовые. Скарны крупнозернистые гранатовые.Окварцованные: амфиболит, колчедан. Кварцево-турмалиновые породы, не затронутые выветриванием. Бурые железняки плотные.Кварцы со значительным количеством колчедана. Бариты плотные.

Песчаники кварцевые сливные. Джеспилиты, затронутые выветриванием.Фосфорито-кремнистые породы. Кварциты неравномерно-зернистые. Роговики с вкрапленностью сульфидов. Кварцевые: альбитофиры и кератофиры. Липариты. Мелкозернистые: граниты, гранито-гнейсы, гранодиорит. Микрограниты. Пегматиты плотные, сильно кварцевые.Скарны мелкозернистые: гранатовые, датолито-гранатовые. Магнетитовые и мартитовые руды, плотные, с прослойками роговиков. Бурые железняки окремненные. Кварц жильный. Порфириты сильно окварцованные.

Альбитофиры тонкозернистые, ороговикованные. Джеспилиты, не затронутые выветриванием. Сланцы яшмовидные кремнистые. Кварциты. Роговики железистые очень твердые. Кварц плотный. Корундовые породы. Джеспилиты гематит-мартитовые и гематит-магнетитовые.

Совершенно не затронутые выветриванием монолитно-сливные: джеспилиты,кремень, яшмы, роговики, кварциты, эгириновые и корундовые породы.

Источник: Категории грунтов по буримости — техническая документация ПО «ЭкспоТех».