Гранулометрическая классификация: Гранулометрический состав

Гранулометрический состав

Гранулометрическим составом почв и пород называется относительное содержание в почве механических элементов или фракций.

Механические элементы почвы (элементарные почвенные частицы) — это обособленные осколки горных пород, минералов, кристаллов, а также аморфных соединений, все элементы которых находятся в химической взаимосвязи. Частицы, близкие по размерам, объединяют во фракции. Различают следующие типы механических элементов: минеральные, органические и органоминеральные.

Сумму всех механических элементов почвы размером меньше 0,01 мм называют физической глиной, а больше 0,01 мм – физическим песком, кроме того, выделяют мелкозем, в который входят частицы менее 1 мм, и почвенный скелет – частицы больше 1 мм (Классификация механических элементов по размеру).

Гранулометрический состав почвы оказывает большое влияние на почвообразование и агропроизводственные свойства почв. От него зависят: процессы перемещения, превращения и накопления веществ; физические, физико-механические и водные свойства почвы, такие как пористость, влагоемкость, водопроницаемость, водоподъемность, структурность, воздушный и тепловой режим.

Одна из первых научных классификаций была предложена Н.М. Сибирцевым. В настоящее время широко распространена более совершенная классификация гранулометрического состава почв и пород Н.А. Качинского.

Фракции механических элементов слагают почвы или породы в различных количественных соотношениях. Различные фракции механических элементов имеют неодинаковые свойства. Поэтому и почвы, и породы также будут обладать неодинаковыми свойствами в зависимости от разного содержания в них тех или иных фракций механических элементов. Все многообразие почв и пород по гранулометрическому составу можно объединить в несколько групп с характерными для них физическими, физико-химическими и химическими свойствами. В основу классификации почв и пород по гранулометрическому составу положено соотношение физического песка и физической глины.

По этой классификации основное наименование по гранулометрическому составу производится по содержанию физического песка и физической глины и дополнительное – с учетом других преобладающих фракций. Например, дерново-подзолистая почва содержит (в процентах): физической глины 28,1, песка 37,0, крупной пыли 34,9, средней и мелкой пыли 16, ила 12,1. Основное наименование гранулометрического состава этой почвы – легкосуглинистая, дополнительное – крупнопылевато-песчаная. Дополнительное, уточняющее, название, как видим из примера, дается по двум преобладающим фракциям, из которых главной по величине является та, что стоит в определении на последнем месте.

Классификация составлена с учетом генетической природы почв, способности их глинистой фракции к агрегированию, что зависит от содержания гумуса, состава обменных катионов, минералогического состава. Чем выше эта способность, тем слабее проявляются глинистые свойства при равном содержании физической глины. Поэтому степные почвы, красноземы и желтоземы, как более структурные, переходят в категорию более тяжелых почв при большем содержании физической глины, чем солонцы и почвы подзолистого типа.

← Назад

На уровень выше

Далее →

Гранулометрический состав песков.

В составе инженерно-геологических изысканий проводят лабораторные исследования, по определению гранулометрического состава песчаных грунтов.

Образец песка, 100 грамм, просеивают через сита с отверстиями,-10 ;5; 2,5; 1,0; 0,5; 0,25;0,10 миллиметров, разделяя на фракции. Потом каждую фракцию отдельно взвешивают, и по процентному соотношению частиц,  пески разделяют на гравелистые,  крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. Также в определение физических характеристик песчаных грунтов входит   определение влажности, удельного и объемного веса, и плотности.

гранулометрический состав песчаных грунтов

Определение  крупности песков, очень важная задача для будущего строительства, так как от этого показателя зависит несущая способность грунтов основания. Чем крупнее состав фракций песчаных грунтов, тем больше его  несущая способность.

Пылеватые и мелкие пески в насыщенные водой, при низкой плотности сложения — являются плывунами. Наличие таких грунтов в основании фундамента проектируемого сооружения,  зачастую приводит к неравномерным осадкам здания или сооружения, возникновению и развитию трещин как в основании фундаментов, так и в стенах сооружения.

Поэтому изучение гранулометрического состава песчаных грунтов, очень важная задача для проектирования  будущего строительства зданий и сооружений.

Так же песок используется как  строительный материал, для строительства насыпей железных и автомобильных дорог, входит в состав цемента, бетона, является основой для производства стекла и стеклянных изделий. Цели его использования различны, но для всех них необходимы точные значения гранулометрического состава.

Гранулометрический (зерновой, механический) состав песков — процентное, весовое содержание в породе различных по величине фракций —  это совокупность одинаковых зерен и частиц

Для определения гранулометрического состава  осадочных пород чаще всего применяют следующую классификацию обломков (размер обломков в мм): валуны крупные > 500, средние 500 — 250, мелкие 250 — 100; галька (щебень) крупная 100 — 50, средняя 50 — 25, мелкая 25 — 10; гравий  крупный 10 — 5, мелкий 5 — 2; песок очень крупный 2 — 1, крупный 1 — 0,5, средний 0,5 — 0,25, мелкий 0,25 — 0,10, тонкозернистый 0,10 — 0,05, пыль 0,05 — 0,005; глина <0,005.

Гранулометрический (механический) анализ — определение размеров и количественного соотношения частиц, слагающих рыхлую горную породу. Самым простым видом  гранулометрический анализ  является так называемый ситовый анализ. Разделение на фракции частиц породы, которые не проходят через сита с отверстиями 0,25 мм, производят методом отмучивания. Для гранулометрического анализа  глинистых грунтов применяют ареометрический метод.

По гранулометрическому составу крупнообломочные грунты и пески подразделяют согласно таблице

Разновидность грунтов	Размер зерен,   частиц d, мм	Содержание зерен, частиц,% по массе
Крупнообломочные:
валунный  (при  преобладание окатанных частиц — глыбовый)	св. 200	св.50
галечниковый (при не окатанных гранях — щебенистый)	>10	>50
гравийный  (при  не окатанных гранях — дресвяный)	>2	>50
Пески:
гравелистый	>2	>25
крупный	>0,50	>0,50
средней крупности	>0,25	>0,50
мелкий	>0,10	75 и св.
пылеватый	>0,10	менее 75

При наличии в крупнообломочных грунтах песчаного заполнителя более 40% или глинистого заполнителя более 30% от общей массы воздушно-сухого грунта в наименовании крупнообломочного грунта добавляется наименование вида заполнителя и указывается характеристика его состояния. Вид заполнителя устанавливается после удаления из крупнообломочного грунта частиц крупнее 2 мм.

По степени неоднородности гранулометрического состава С_u, крупнообломочные грунты и пески подразделяют на:

однородный грунт С_u <= 3;       неоднородный грунт С_u > 3.

Классификация грунта по размеру частиц и содержанию влаги

Классификация грунта является полезным инженерным инструментом для качественной оценки поведения грунта и его использования в качестве строительного материала. В этой статье вы узнаете, как классифицировать почвы и поймете, как интерпретировать использование почв на основе их классификации. Эти системы классификации почв помогают инженерам принимать решения о пригодности различных почв для различных целей и приложений. Ниже приведены некоторые из стандартов классификации почвы:

• USCS – Единая система классификации почв
• CSA – Канадская ассоциация стандартов
• Европейские стандарты (евростандарты)
• AASHTO — Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта
• ASTM — Американское общество испытаний и материалов

Классификация почв по содержанию влаги

Сухая почва

Насыщенная почва

Насыщенная почва представляет собой двухфазный материал, состоящий из скелета почвы и пустот, насыщенных водой. Разумно ожидать, что на поведение элемента из такого материала будут влиять не только силы, приложенные к его поверхности, но и водяное давление флюида в порах. Предположим, что образец грунта, имеющий однородную площадь поперечного сечения А, подвергается приложенной нагрузке W, тогда обнаруживается, что грунт будет деформироваться. Если, однако, образец загружается за счет увеличения высоты воды в содержащем сосуде, то деформации не происходит.

Частично насыщенный грунт

Классификация грунта по размеру частиц

Таблица 1. Границы размеров частиц

1. Валуны
2. Булыжники
3. Гравий
4. Песок
5. Ил
6. Глина
7. Органическая почва

Классификация почвы по размеру частиц

Существуют две системы классификации почвы , широко используемые в инженерных целях. Единая система классификации грунтов используется практически для всех инженерно-геологических работ, за исключением строительства шоссе и дорог, где Используется классификация почв AASHTO . Обе системы используют результаты гранулометрического анализа и определения пределов Аттерберга для определения классификации почвы. Компоненты почвы могут быть описаны как гравий, песок, ил или глина. Грунту, содержащему один или несколько из этих компонентов, дается описательное имя и обозначение, состоящее из букв или букв и цифр, которые зависят от относительных пропорций компонентов и характеристик пластичности грунта.

Характеристика почв по размеру частиц

1. MIT Система классификации почв

2. Классификация почв AASHTO

3. Система классификации почв USCS

Классификация почв AASHTO

Система AASHTO классифицирует почвы на семь основных групп, обозначенных от A-1 до A-7, на основе их относительного ожидаемого качества для дорожных насыпей , подстилающего слоя , подстилающего слоя и базы . Некоторые из групп, в свою очередь, делятся на подгруппы, такие как A-1-a и A-1-b . Кроме того, можно рассчитать групповой индекс для количественной оценки ожидаемых характеристик почвы в группе. Чтобы определить классификацию почвы в системе AASHTO, сначала определяют относительные пропорции гравия, крупнозернистого песка, мелкозернистого песка и алевритовой глины. См.: Дорожный участок

Система классификации грунтов USCS

Единая система классификации грунтов основана на системе классификации аэродромов, разработанной Casagrande во время Второй мировой войны. С некоторыми изменениями он был совместно принят несколькими правительственными учреждениями США в 1952. Были внесены дополнительные уточнения, и в настоящее время он стандартизирован как ASTM D 2487-93. Он используется в США и большей части мира для геотехнических работ, помимо дорог и автомагистралей. В единой системе грунты обозначаются двухбуквенным символом: первый обозначает первичный компонент грунта, а второй описывает его гранулометрические или пластические характеристики. Например, песок с плохим гранулометрическим составом обозначается SP, а глина с низкой пластичностью — CL.

Классификация грунтов для инженерных целей

Классификация грунтов для инженерных целей

Идентификация грунтов и их классификация: размер частиц, текстура, система классификации грунтов ISCS, USCS и AASHTHO

11 мая 2022 г. по Нирдеш Сингх Карки

1.1 Цель классификации почв :

Классификация почв – это объединение почв в разные группы таким образом, чтобы почвы в определенной группе имели сходное поведение.

Требование к классификации почвы

• Должно быть ограниченное количество групп.
• Должен основываться на технических характеристиках.
• Это должно быть просто.

1.2 Полевая идентификация почвы

1. Гравий из песка:

• Частицы размером более 4,75 мм и менее 80 мм являются гравием.
• Частицы от 4,75 мм до 0,075 мм — песок.

2. Песок из ила:

•   Песок нельзя легко отличить от ила при простом визуальном осмотре.
• Можно отличить по дисперсионному тесту.

Испытание на дисперсию:

Испытание заключается в выливании ложки образца в банку с водой. Если материал оседает через одну-две минуты, это песок. Если материал занимает от 15 минут до 1 часа, то это ил.

3. Ил из глины:

Микроскопическое исследование частиц возможно только в лаб. При отсутствии нескольких простых тестов:

a. Тест на встряхивание (тест на дилатансию):

В этом испытании часть почвы, смешанной с водой до очень мягкой консистенции, встряхивают после помещения на ладонь. Если почва илистая, вода быстро поднимется на поверхность и придаст ей блестящий вид. Если это глина, вода не может легко двигаться, и поэтому она продолжает выглядеть темной. Оценка относительных пропорций ила и глины в неизвестной почвенной смеси невозможна ни по чему, вне зависимости от того, идет ли реакция быстро, медленно или вообще отсутствует.

б. Прочность в сухом состоянии:

Прочность почвы в сухом состоянии является показателем ее сцепления и, следовательно, ее природы. Его можно оценить, раздавив между большим и указательным пальцами высохший фрагмент размером 3 мм. Глиняный осколок можно разбить только с большим усилием, тогда как илистый осколок легко дробится.

в. Испытание на прокатку (испытание на прочность):

Пытаются сделать нить из образца влажной почвы диаметром около 3 мм. Если материал илистый, такую ​​нить невозможно сделать без распада и крошения. Если это глина, то такую ​​нить можно выровнять до длины около 30 см и поддерживать за счет собственного веса, когда держат за концы.

1.3 Система классификации почв — размер частиц (классификация MIT), текстурная, ISCS, USCS и система классификации почв AASHTHO:

1. Система классификации MIT:

Система классификации почв MIT была разработана проф. Г. Гилбой в Массачусетском технологическом институте в США. В этой системе почва делится на четыре группы:

Рисунок: Система классификации Массачусетского технологического института

• Гравий: размер частиц более 2 мм.
• Песок: размер частиц от 0,06 мм до 2 мм.
• Ил: размер частиц от 0,002 мм до 0,06 мм.
• Глина: размер частиц менее 0,002 мм.

2 . Текстурная классификация:

Рисунок: Текстурная классификация https://imaggeo.egu.eu/view/13219/

• Используется для определения процентного содержания песка, ила и глины.
• Этот метод не выявляет никаких свойств почвы.
• Подходит для почв с размером частиц меньше, чем у песка.
• Не дает характеристик пластичности, необходимых для классификации грунтов.

3 . Система классификации AASTHO:

(Официальный представитель Американской ассоциации автомобильных дорог и транспорта)

• Это особенно полезно для классификации грунта для шоссе.
• Эта система классифицирует как крупнозернистую, так и мелкозернистую почву, используя анализ размера частиц и характеристики пластичности почвы.
• В этой системе грунты подразделяются на семь типов, обозначаемых от A-1 до A-7, в зависимости от их относительного ожидаемого качества для дорожной насыпи.
• Некоторые из них разделены на подгруппы. Почвы внутри каждой группы оцениваются по индексу группы, рассчитанному по эмпирической формуле.

Индекс группы (GI):

GI = (F – 35) [0,2 + 0,005 (LL – 40)] + 0,01 (F – 15) (PI – 10)

Рисунок: Система классификации AASTHO

• Чем больше значение GI, тем меньше желательна почва для строительства дорог.
• Грунт с более низким номером A-1 больше подходит для дорожного материала, чем A-4.
• В системе AASTHO изначально было место для органической почвы. Поэтому для торфа была введена дополнительная группа А-8.

4. Единая система классификации грунтов:

    (USCS)

Это наиболее популярная система для решения всех типов инженерных задач, связанных с грунтами.

Используются следующие символы:

9444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444н. 0023 Description

а. Крупнозернистая почва:

Если более 50% массы почвы содержит частицы размером более 0,075 мм, которые не могут пройти через сито 0,075 мм.

Если мелочь ≤ 5%

• Почва хорошо профилированная и гравийная. Тогда он представлен GW.
• Почва плохо просеянная и гравийная. Тогда это представлено GP.
• Если почва песок.

SW: хорошо зернистый песок

SP: плохо зернистый песок

                Если мелкие частицы ≥ 12 %

SM: Илистый песок

• Почва гравийная содержит глину в виде мелких частиц GC. Аналогично песку.

SC: Глинистый песок

                 Если мелочь 5–12%

• Почва представляет собой хорошо просеянный гравий с 8% -ила.

GW – GM

• Почва представляет собой плохосортный гравий с 8% ила.

GP – GM

• Почва – хорошо просеянный гравий с 9% глины.

GW – GC

• Почва слабосортная гравийная с 9% глины.

GP – GC

Рисунок: Единая система классификации почв

b. Мелкозернистый грунт:

Если более 50% грунта проходит через сито 0,075 мм.

• LL после сушки в печи – LL до сушки в печи = ≥ 30% органических загрязнений (OH и OL).
• LL после сушки в печи – LL до сушки в печи = < 30% это неорганические загрязнения (ML и MH).

c.