Стальные вертикальные резервуары низкого давления
для нефти и нефтепродуктов

конструкция, проектирование, эксплуатация и ремонт

1.1.1.2. Глинистые грунты

Глинистые грунты относятся к группе связных. Они являются продуктом механического распада и химического разложения горных пород. Глинистые грунты представляют собой агрегаты мельчайших гли­нистых частиц чешуйчатого строения (слюда, хлорит и др.) размером менее 0,005 мм и песчаных — зернистых частиц разных размеров.

Чешуйчатая и мелкозернистая (пылеватая) фракции глинистых грунтов имеют большую удельную поверхность соприкасания и тонкие капилляры (рис. 1, г). Такое строение грунтового скелета и наличие пленок воды, обволакивающей частицы, придают глинистым грунтам связность и способность деформироваться под влиянием нагрузки во влажном состоянии без появления трещин на поверхности. Связность глинистых грунтов увеличивается с уменьшением влажности. Глинистые грунты благодаря своей структуре обладают малым коэффициентом фильтрации и слабой водопроницаемостью. Водопроницаемость глинистых грунтов увеличивается с увеличением размеров и количества зернистых частиц.

По процентному содержанию глинистых частиц различают глины, суглинки и супеси, а по размерам песчаных частиц — глинистые, глинисто-пылеватые грунты. Классификация глинистых грунтов по зерновому составу, принятая в дорожном деле, приведена в табл. 2. 

Таблица 2

Классификация глинистых грунтов по зерновому составу

По консистенции глинистые грунты подразделяются на твердые, пластичные и текучие. При этом по мере насыщения водой твердые глинистые грунты размягчаются и переходят сначала в пластичное, за­тем в текучее состояние. Процентное содержание воды при переходе из одного состояния консистенции в другое является пределом (границей) пластичности.

Каждый вид глинистого грунта имеет два предела пластичности. Нижний предел Wp соответствует минимальной влажности, при которой грунт из твердого состояния переходит в пластичное, и называется гра­ницей раскатывания. Верхний предел Wt соответствует максимальному проценту влажности, при котором глинистый грунт переходит из пластичного состояния в текучее.

Разность влажностей между верхним и нижним пределами пластичности называется числом пластичности.

Глинистые грунты в зависимости от числа пластичности подразделяются на следующие виды: 

Так, например, если природная влажность грунта равна 28 %, влаж­ность нижнего предела пластичности W_Р=21 %, верхнего W_Т=48 % и число пластичности W_П=48 – 21=27 %, то это указывает на то, что, во-первых, грунт принадлежит к виду глинистых, так как число пластич­ности W_П=27 > 17, и, во-вторых, глина находится в пластичном состоя­нии, так как природная влажность ее — между верхним и нижним пределами пластичности (48 > 27 > 21).

Число пластичности глинистых грунтов является условной характеристикой, определяющей их строительные свойства — плот­ность, влажность и сопротивление сжатию. С уменьшением влажности плотность возрастает, а сжимаемость уменьшается. С увеличением влажности плотность уменьшается, а сжимаемость увеличивается. Вели­чина расчетных сопротивлений глинистых грунтов приведена в табл. 10.

Из изложенного видно, что физические свойства песчаных грунтов отличаются от физических свойств глинистых грунтов. Следовательно, эти грунты отличаются друг от друга и строительными качествами.

1. Влажность песчаных грунтов колеблется от 0 % (сухой песок) до 30–45 % (насыщенный водой песок), то есть процент влажности пес­чаных грунтов (при полном насыщении) равен проценту пустотности и его объем не изменяется с увеличением влажности. В глинистых же грунтах влажность колеблется от 3 % (сухая глина) до 80–90 % (разжиженная глина), причем по мере насыщения их водой объем гли­нистых грунтов значительно увеличивается за счет изменения объема пустот между частицами — утолщения капиллярной воды.
2. Плотность песчаных грунтов (гравелистых, крупно- и среднезернистых, за исключением мелкозернистых и пылеватых) не зависит от влажности песка; песчаный грунт может быть насыщенным водой и одновременно плотным. Плотность же глинистых грунтов является функцией давления и влажности, так как сухая глина всегда плотная, а влажная или насыщенная водой всегда пластична или соответственно текучая.
3. В песчаных грунтах силы взаимодействия между частицами весь­ма малы (влажный песок) или отсутствуют (сухой песок или насыщенный водой песок), и потому песчаные грунты сыпучи. Глинистые же. грунты благодаря водо-коллоидным пленкам, обволакивающим частицы, обладают силами взаимодействия — связностью.
4. Уплотнение и осадка песчаных грунтов происходит одновременно с приложением силы, а глинистых грунтов — постепенно, в течений длительного времени после приложения нагрузки.
5. Песчаные грунты водопроницаемы, глинистые — водонепрони­цаемы или слабоводопроницаемы (суглинки) в зависимости от процен­тного содержания в них зернистых частиц и их диаметров.