Гранулометрический (механический) состав песчаных и глинистых грунтов

Рыхлые осадочные горные породы (грунты) состоят из отдельных составных частей различной величины, формы и вещественного состава. Размер составных частей изменяется от нескольких метров до тысячных долей миллиметра.

Под гранулометрическим , или механическим составом грунта понимается относительное содержание в нем (по весу) частиц различной величины. Гранулометрический состав является одним из важных факторов, определяющих физические свойства грунта. От него зависят такие важные характеристики свойств и состояния грунта, как пластичность, пористость, сопротивление сдвигу, сжимаемость, усадка, разбухание, высота капиллярного поднятия, водопроницаемость и др.

Изменение гранулометрического состава грунтов вызывает и изменение их свойств. Например, с уменьшением размера частиц уменьшается водопроницаемость грунтов: если галечники обладают большой водопроницаемостью, то у песков она уже значительно ниже, а у глин водопроницаемость практически равна нулю.

Для определения гранулометрического состава пород выполняется так называемый гранулометрический, или механический, анализ. Гранулометрический анализ состоит в расчленении грунта на группы с близкими по величине частицами - так называемые фракции. Размер частиц обычно определяют по диаметру и выражают в миллиметрах.

Определение гранулометрического состава необходимо для решения целого ряда практических вопросов, важнейшими из которых являются:

• 1) классификация грунтов по гранулометрическому составу;
• 2) приближенное вычисление водопроницаемости рыхлых не связных грунтов по эмпирическим формулам;
• 3) оценка пригодности грунтов для использования их в ка честве насыпей для дорог, дамб, земляных плотин;
• 4) выбор оптимальных отверстий для фильтров буровых скважин;
• 5) оценка возможных явлений суффозии в теле фильтрующих плотин и их основаниях, в стенках котлованов, бортах выемок и т. д. и расчет обратных фильтров;
• 6) оценка рыхлых несвязных грунтов - как строительного материала и главным образом как заполнителя при изготовлении бетона.

В настоящее время разработано много способов гранулометрического анализа грунтов. Эти способы можно объединить в следующие группы:

• 1. Глазомерный, или визуальный, способ, заключающийся в сравнении на глаз или с помощью лупы изучаемого грунта с эталонами, механический состав которых известен. Визуальный метод имеет несколько вариантов.
• 2. Полевые способы Филатова и Рутковского. Способ Филатова (1936) заключается в оценке гранулометрического состава грунта по числу набухания и механическому числу, определяемым в специальной воронке и трубке
• 3. Ситовой способ - рассеивание грунта на ситах.
• 4. Гидравлические способы, основанные на различии в скорости падения в воде частиц разной крупности. Среди способов этой группы различают:

а) методы отмачивания в спокойной воде - Сабанина, Аттерберга, Вильямса

б) методы разделения током воды, например способ Шене (Каменский, 1943; Охотин)

• 5. Непрерывные способы анализа, среди которых можно выделить:

а) способы, основанные на последовательном взятии проб из приготовленных суспензий; сюда относится, например, описываемый ниже пипеточный анализ;

б) способы, заключающиеся в непосредственном взвешивании осадков, последовательно выпадающих из суспензии при ее отстаивании; примером их может служить способ Свен-Одена (Каменский, 1943);

в) способы, основанные на учете изменения плотности или гидростатического давления суспензии; в числе их могут быть названы описываемый ниже ареометрический анализ и метод Вигнера (Охотин, 1940).

• 6. Центрифугирование. Этот способ гранулометрического анализа основан на разной скорости осаждения частичек грунта разной крупности центробежной силой, развивающейся при вращении центрифуги (Файнциммер, 1940).

В России наибольшее распространение в инженерно-геологической практике получили ситовой анализ, метод двойного отмачивания, пипеточный метод, ареометрический анализ