Дисперсные грунты

Дисперсные грунты состоят из отдельных частиц (обломков горных пород, минералов), между которыми нет жестких и прочных связей. Они могут быть рыхлыми и сыпучими (песок, щебень, гравий) или пластичными (глины, торф).

В классификации грунтов дисперсные грунты наравне со скальными выделяют в особый класс.

В этой статье мы собрали всю основную информацию о дисперсных грунтах. Здесь вы найдете их полную классификацию и узнаете, чем разные виды отличаются друг от друга. Мы также поговорим о том, какие у них есть свойства и почему их важно учитывать при строительстве. А в заключительном разделе вы найдете удобные таблицы с полной классификацией дисперсных грунтов по ГОСТ.

Но для начала ответим на вопрос, которым наверняка хоть раз задавался любой начинающий строитель: в чем принципиальная разница между дисперсным грунтом и скальным?

Чем дисперсный грунт отличается от скального?

В ГОСТе эти два класса противопоставлены по характеру структурной связи. То есть разница между ними в том, как именно частицы грунта связаны друг с другом.

Связи в грунтах могут быть:

• Жесткими
  Они имеют химическую природу и связывают зерна (кристаллы) грунта на атомном или молекулярном уровне. Такие связи очень прочные, их нельзя разорвать голыми руками. Но если уж они были разрушены, то восстановить их нельзя – они разрушаются необратимо.
• Нежесткими
  Это малопрочные связи, которые обусловлены физическими процессами: гравитацией, трением, действием статического электричества и прочими. Они легко разрушаются, но могут полностью или частично восстанавливаться.

Грунты с жесткими связями называют скальными, а с нежесткими – дисперсными.

Чтобы понять, как это свойство проявляется на практике, давайте сравним их по ряду базовых показателей.

Для удобства сделаем это в виде такой таблицы:

* Эти показатели относительные, они используются только для сравнения разных классов грунтов между собой. В рамках одного класса разброс по показателям может быть очень большим. Сравните, например, малопрочный известняк-ракушечник и высокопрочный гранит.

Скальные массивы считаются самыми надежными земляными основаниями. Они выдерживают большие нагрузки и не деформируются со временем, им не страшны подземные воды и атмосферные осадки.

Но оснований из скалы на всех не хватает. Гораздо чаще инженерам и строителям приходится работать с разными видами дисперсных грунтов.

Какие они бывают и чем отличаются друг от друга – об этом мы и поговорим в следующем разделе.

Виды дисперсных грунтов по гранулометрическому составу

Как мы уже сказали, дисперсные грунты состоят из множества отдельных частиц. Эти частицы могут быть разными по размеру.

Их делят на такие фракции:

От соотношения этих фракций в грунте зависят его физические и механические свойства.

По составу все дисперсные грунты делятся на:

• Несвязные – с преобладанием песчаных зерен и камней
• Связные – с высоким содержанием пылевато-глинистых частиц

Остановимся на каждом из этих видов подробнее.

Несвязные дисперсные грунты

Такое название они получили потому, что частицы грунта очень слабо связаны между собой. В результате грунтовая смесь получается рыхлой и сыпучей.

Песок, гравий, галька, щебень – вот типичные представители несвязных грунтов.

Для них характерны такие особенности:

• Высокая пористость
• Высокая водопроницаемость
• Низкая сжимаемость при статической нагрузке
• Хорошая трамбуемость при динамической нагрузке
• Низкие показатели морозного пучения
• Легкость в разработке

Для характеристики несвязных грунтов очень важен гранулометрический состав.

На этом основании их делят на:

• Крупнообломочные грунты
• Песчаные грунты

У них есть как сходства, так и ряд важных отличий. Давайте остановимся на каждой группе немного подробнее.

Крупнообломочные грунты

К этой группе относят грунты, больше половины массы которых приходится на камни крупнее 2 мм в диаметре. Они состоят из обломков скальных пород – отсюда и название.

Эти грунты классифицируют по двум признакам:

• Гранулометрический состав
  Природный грунт неоднороден по составу. Часто в нем смешано несколько фракций: от песка до крупных глыб. Вид грунта определяют по тому, содержание какой фракции достигает свыше 50% по массе.
• Форма зерен
  Обломки породы могут иметь остроугольную или округлую (окатанную) форму. Окатанная галька часто встречается на берегах рек и морей, где частицы грунта постоянно подвергаются механическому воздействию воды. Грубые и острые камни же характерны для горных районов.

На основании этих показателей строится классификация крупнообломочных грунтов.

Она приведена в таблице:

Если же в составе грунта нельзя выделить одну главную фракцию, он получает составное название. Например, гравийно-галечный или щебенисто-глыбовый.

Для крупнообломочных грунтов характерны такие свойства:

• Высокая водопроницаемость
  Крупные зерна неплотно прилегают друг к другу, между ними образуются воздушные пустоты – поры. Через них легко просачивается вода. Скорость фильтрации такого грунта может достигать десятки и даже сотни метров в сутки.
• Повышенная прочность на сдвиг
  Массивы крупнообломочных грунтов хорошо выдерживают горизонтальные напряжения за счет сил внутреннего трения частиц. Ярче всего это свойство проявляется в грунтах с неокатанными зернами. Это позволяет возводить надежные насыпи с крутыми откосами – под углом около 40° или даже выше.
• Относительная сложность в разработке
  Каменистое основание сложнее перекапывать, разравнивать и бурить, чем песок или мягкий суглинок. И чем крупнее частицы грунта, тем сложнее с ним работать. Например, прочный глыбовый грунт по трудности разработки и буримости может приближаться к скальному.
• Зависимость свойств от заполнителя
  Заполнителем грунта называют песчаный или пылевато-глинистый материал, который заполняет пустоты между крупными обломками. Если на его долю приходится более 30-40% всей массы грунта, то свойства грунта резко меняются. В частности, снижаются его водопроницаемость и сопротивление сдвигу. В таких случаях проводят дополнительные испытания для заполнителя в соответствии с требованиями для песков и глинистых грунтов.

Из крупнообломочных грунтов получаются прочные и надежные земляные основания. Они хорошо воспринимают разные виды нагрузок, не деформируются и не боятся влаги.

Больше узнать об особенностях этой группы вы можете в статье Крупнообломочные грунты.

А мы перейдем ко второй группе несвязных грунтов.

Песчаные грунты

Все мы хорошо себе представляем, как выглядит песок. Это рыхлый и сыпучий материал, состоящий из мелких минеральных зерен.

В грунтоведении у него есть более строгое определение.

Песчаным считается грунт, в котором:

• Преобладают частицы размером от 0,05 до 2 мм
• Количество камней крупнее 2 мм в диаметре не превышает 50% по массе
• Содержание глинистых частиц не превышает 3%

Более подробная классификация песков основана на признаке гранулометрического состава.

Ознакомиться с ней можно в таблице ниже:

От размера (дисперсности) песка зависят многие его характеристики. Гравелистые пески по свойствам приближены к гравию и дресве. Пылеватые пески схожи с супесями, о которых мы еще поговорим ниже.

Для песчаных грунтов характерны такие особенности:

• Небольшая пластичность во влажном состоянии
  Между песчаными частицами возникают слабые водно-коллоидные связи. За счет этого влажный песок становится пластичным: он поддается лепке и держит форму. Это свойство хорошо знакомо всем, кто хоть раз в жизни играл с песком на пляже или в песочнице.
• Высокая водопроницаемость
  Как и крупнообломочные грунты, пески очень хорошо пропускают воду. Правда, коэффициент фильтрации у них ниже и обычно не превышает 10-20 м/сутки.
• Капиллярное поднятие воды
  За счет того, что поры в песке тонкие, вода может подниматься по ним за счет сил поверхностного натяжения. Высота такого поднятия может достигать 1 м.
• Зависимость свойств от дисперсности и пористости
  Показатели песка тесно связаны с его гранулометрическим составом. Общее правило тут такое: чем крупнее песок, тем выше его сопротивление сдвигу, ниже сжимаемость и выше коэффициент фильтрации.
• Возможен переход в плывунное состояние
  Заполненные водой песчаные линзы могут образовывать специфические зоны – плывуны. В обычном состоянии они не представляют опасности, но при динамической нагрузке (например, в ходе строительных работ) или вскрытии резко переходят в текучее состояние. Это приводит к деформациям грунта, а вместе с ним – к серьезным разрушениям зданий и дорог.
• Возможно наличие загрязнений
  В природных песках часто встречаются остатки растений и животных, примеси торфа.  В регионах с засушливым климатом (степях, пустынях и полупустынях) распространены засоленные песчаные грунты.
• Легкость в разработке и бурении
  С песком работать легко и просто – проще, чем с любым другим видом грунта.

Пески несколько уступают крупнообломочным грунтам в качестве земляных оснований. У них могут быть специфические свойства, которые нужно учитывать при строительстве на конкретном участке.

Больше узнать об этой группе несвязных грунтов вы можете в статье Песчаные грунты.

В следующем разделе мы поговорим о втором подклассе дисперсных грунтов. Для него характерен целый ряд специфических свойств.

Связные дисперсные грунты

Чем меньше зерна грунта и выше его дисперсность, тем прочнее будут его структурные связи. Мы уже убедились в этом на примере песка. В отличие от более крупного щебня, он становится слабопластичным при увлажнении.

В связных грунтах это свойство проявляется еще ярче за счет высокого содержания тонкодисперсных частиц.

Связность грунту могут придавать:

• Пылеватые частицы
  Мелкие обломки минералов (преимущественно кварца) размером от 0,002 до 0,05 мм в поперечнике. Они образуются в результате дробления и истирания крупнообломочных и песчаных частиц.
• Глинистые частицы
  Их размер не превышает 0,001-0,002 мм. Состоят они преимущественно из особых глинистых минералов: каолинита, монтмориллонита, смектита, гидрослюд и других. Такие частицы очень гидрофильны: они активно притягивают и поглощают воду, набухают, слипаются и формируют агрегаты.
• Органическое вещество
  К нему относят остатки живых организмов (животных и растений) и продукты их разложения – гумус. Высокое содержание органики в составе придает грунту специфические свойства.

Эта группа объединяет в себе целый ряд грунтов, которые отличаются по составу и свойствам.

Но для всех них характерны такие особенности:

• Высокая пористость
• Зависимость свойств от влажности
• Специфичное поведение во влажном состоянии

Забегая вперед, скажем, что именно в эту группу попадают многие «проблемные» виды грунтов.

В зависимости от состава связные грунты делятся на:

• Глинистые
• Лёссовые (пылеватые)
• Органо-минеральные и органические грунты

Рассмотрим каждый пункт отдельно.

Глинистые грунты

К ним относят грунты, в которых содержание глинистых частиц превышает 3%. Их главная особенность – это липкость и пластичность при намокании. Влажный глинистый грунт лепится, слипается в комки, оставляет следы на руках и одежде.

Для классификации глинистых грунтов используют такой показатель как число пластичности. Это диапазон влажности, при котором грунт имеет свойства пластичной массы.

В таблице ниже приведены классификация глинистых грунтов и методы их определения в полевых условиях:

Если же число пластичности грунта ниже 0,01, то он относится к песчаным.

Глинистые грунты очень широко распространены на земной поверхности. Они встречаются на всех континентах и во всех странах. Поэтому инженерам и строителям важно знать их особенности.

Для глинистых грунтов характерны такие свойства:

• Высокая микропористость
  За счет высокой дисперсности в грунте образуется много воздушных пор. Но, в отличие от несвязных грунтов, они очень мелкие – не больше 0,01 мм в поперечнике.
• Низкая водопроницаемость
  Она вытекает из предыдущего пункта. Из-за сил поверхностного натяжения воде сложно проходить сквозь тонкие поры. Получается такой парадокс: глины по своей структуре очень пористые, но почти полностью водонепроницаемые.
• Набухание и усадка
  Глинистые минералы притягивают и поглощают воду, увеличиваясь при этом в размере. Этот процесс называется набуханием. Набухший грунт при высыхании дает большую усадку. Эти цикличные деформации глинистого грунта осложняют проектирование зданий и дорог.
• Склонность к морозному пучению
  Влага при замерзании резко увеличивается в объеме и вызывает деформации в грунте. Это явление называется морозным пучением. Для водопроницаемых несвязных грунтов это обычно не проблема. А вот глинистые грунты, которые долго удерживают воду, в зимний период могут сильно пучиниться.
• Липкость
  За счет гидрофильности мокрый глинистый грунт прилипает к поверхностям, которые с ним контактируют. Это создает дополнительные трудности в работе, потому что инструмент приходится чистить от налипших комьев глины.
• Относительная сложность в разработке
  Сама по себе глина не особо твердый и прочный материал – это все же не скала. Но в сухом состоянии она превращается в камнеобразный массив, а во влажном – в вязкую пластичную массу, в которой вязнет рабочий инструмент. Поэтому работать с ней тяжелее, чем с легким песком.

Глинистые грунты по прочности и деформационным свойствам уступают песчаным, крупнообломочным и тем более скальным. К тому же их свойства сильно зависят от влажности.

Но в целом они тоже пригодны для строительства. Главное – учесть особенности этого вида грунта и грамотно спроектировать фундамент.

Больше узнать об особенностях этой группы грунтов вы можете в статье Глинистые грунты.

Лёссовые (пылеватые) грунты

В эту группу входят сложные песчано-глинисто-пылеватые образования, которые обладают рядом специфических свойств.

К ним относятся:

• Макропористость
  Лёссовые образования обладают высокой пористостью (до 55-65%). Но, в отличие от глинистых грунтов, поры в них крупные и легко различимы невооруженным взглядом. Это говорит о том, что грунт в естественном состоянии недоуплотнен.
• Высокая водопроницаемость
  За счет наличия крупных вертикальных пор лёссовые грунты быстро пропускают через себя воду. По коэффициенту фильтрации они приближаются к пескам. Однако их водопроницаемость снижается по мере увлажнения грунта из-за набухания глинистой фракции.
• Низкая водопрочность
  В сухом состоянии лёссовые грунты имеют неплохую несущую способность. Ее обуславливают соединения извести, гипса и хлоридов, которые играют роль природного цемента. Но эти соединения растворимы в воде, поэтому при замачивании прочность грунта резко падает.
• Просадочность
  Увлажненный лёсс становится настолько слабым, что сминается под собственным весом или незначительной внешней нагрузкой. Величина такой просадки может достигать нескольких метров.

Лёссовые грунты классифицируют в зависимости от того, насколько сильно они проявляют просадочные свойства.

В зависимости от этого выделяют:

• Лёсс
  Наиболее типичный представитель группы. В его составе преобладают тонкопесчаные и крупнопылеватые частицы, тогда как содержание глинистых частиц не превышает 16%. Такие грунты наиболее слабые. При замачивании они проседают под собственным весом, без дополнительной нагрузки.
• Лёссовидные грунты
  Они состоят из мелкопылеватых частиц с повышенным содержанием глинистых минералов. По свойствам такие грунты приближены к глинистым. Они прочнее обычных лёссов и не деформируются под собственным весом, но все равно обладают просадочностью.

Лёссовые грунты считаются проблемными. Грубо говоря, они малопригодны для строительства, особенно ответственных зданий.

Но совсем не строить на таких грунтах нельзя. Они широко распространены и образуют мощные толщи в степных и лесостепных районах. Лёссы и лёссовидные суглинки покрывают почти всю территорию европейского юга России и Украины, а также часто встречаются в Западной Сибири, Закавказье и Средней Азии.

Для борьбы с их просадочностью прибегают к целому комплексу мер по улучшению грунта. Больше узнать об этом вы можете в статье Лёссовые грунты.

Органо-минеральные и органические грунты

К этой группе относятся грунты со значительным содержанием органического вещества (гумуса, остатков животных и растений).

Среди них выделяют:

• Ил
  Это современный песчано-глинисто-пылеватый осадок, который образуется в основном в акваториях морей и океанов. Помимо минеральной составляющей, в его состав входит до 10% органики в разных стадиях разложения. В естественном состоянии ил насыщен водой и имеет текучую консистенцию. После обезвоживания он превращается в твердый камень и дает большую усадку, от которой покрывается трещинами.
• Сапропель
  Разновидность ила, которая образуется на дне пресноводных стоячих водоемов: озер, прудов, болот. Состоит преимущественно из пылевато-глинистой фракции и содержит свыше 10% органического вещества.
• Торф
  Естественный продукт распада болотных растений, которые разлагаются в условиях высокой влажности и недостатка кислорода. Богат органикой: на нее приходится больше 50% массы грунта.
• Заторфованные грунты
  Пески и глинистые грунты разного происхождения, в состав которых входит от 10% до 50% природного торфа.

Распространение органических и органо-минеральных грунтов привязано в основном к болотистым местностям и морским акваториям. Больше всего их в Западной Сибири – там илистые, торфяные и заторфованные грунты занимают площадь свыше 341 тыс. км². Также они часто встречаются на Северо-Западе, Дальнем Востоке и Урале, в Восточной Сибири и Центральной России.

Такие грунты в строительной практике относятся к проблемным.

Это связано с их специфическими свойствами:

• Высокая естественная влажность
  Поскольку эти грунты образуются в водоемах и болотах, в естественном виде они насыщены водой. Содержание влаги может достигать 1000% в верховых торфах и 3000% в сапропелях. Это значит, что масса воды в 10-30 раз превышает массу твердой компоненты грунта.
• Низкая водоотдача
  Из-за высокого содержания гидрофильных частиц илы и торфа медленно высыхают. На осушение мощного слоя ила может потребоваться несколько недель.
• Высокая усадка
  Поскольку вода – это основной компонент таких грунтов, при высыхании они значительно уменьшаются в объеме.
• Высокая сжимаемость и низкая несущая способность
  Высокая пористость, влажность и недоуплотненность илов и торфов приводят к тому, что под нагрузкой они сильно деформируются. И речь тут идет не только о строительстве. Некоторые торфяники не выдерживают даже веса человека.
• Склонность к разупрочнению и разжижению
  При разрушении природного сложения (например, при вскрытии торфяника) и приложении динамической нагрузки прочность органических грунтов падает. А илы могут и вовсе переходить в текучее состояние, подобно плывунам.
• Наличие природного газа
  В порах торфа и илистых грунтов скапливается природный газ (в первую очередь метан), который образуется в результате разложения органики. Это создает дополнительную опасность при строительстве, поскольку метан в концентрации от 4,4% до 17% взрывоопасен.
• Агрессивность к материалам
  Из-за высокой влажности и деятельности микроорганизмов, разлагающих органику, в органических грунтах формируется агрессивная химическая среда. Они в короткие сроки «съедают» конструкции из металла и бетона, не говоря уже о дереве.

Поэтому органические и органо-минеральные грунты считаются непригодными для строительства. Если есть возможность, их убирают со стройплощадки и утилизируют. Либо используют в тех сферах деятельности, где их свойства оказываются более полезны – например, в сельском хозяйстве.

Если же слой проблемного грунта слишком мощный, его можно особым образом укрепить. Больше информации об этом  вы найдете в статье Органические и органо-минеральные грунты.

Итак, мы ознакомились с классификацией дисперсных грунтов. Давайте подведем небольшой промежуточный итог.

Самыми надежными основаниями для строительства считаются крупнообломочные грунты, а за ними – песчаные. Глинистые грунты требуют проведения более тщательных геологических изысканий.

Лёссовые, торфяные и заторфованные грунты, илы и сапропели относятся к слабым грунтам. Строительство на них требует применения специальных технологий улучшения грунта и подготовки основания.

В следующем разделе мы чуть глубже погрузимся в геологию и поговорим о том, как формируются дисперсные грунты.

Виды дисперсных грунтов по происхождению

Внешний облик нашей планеты формировался под действием множества факторов. Свой вклад в этот процесс вносят не только природные геологические явления, но и хозяйственная деятельность человека.

По происхождению все дисперсные грунты делятся на две большие группы:

• Природные
• Техногенные

Рассмотрим каждую из них отдельно.

Природные дисперсные грунты

Это рыхлые горные породы, которые образовались в результате действия естественных процессов: выветривания скальных массивов, извержения вулканов, переноса и накопления осадков.

Образование (генезис) грунтов интересует не только ученых-теоретиков. Ведь многие их инженерные свойства тесно связаны с происхождением.

В зависимости от условий образования природные грунты делятся на:

• Элювиальные
• Осадочные
• Вулканогенно-осадочные

Кратко остановимся на каждом из этих типов.

Элювиальные грунты

Обнаженный скальный массив подвергается воздействию воды, атмосферных осадков, перепадов температуры, ветра, солнечного излучения и других факторов. На протяжении миллионов лет они разрушают монолитную скалу.

Такое разрушение называют выветриванием.

Выветривание может быть двух видов:

• Физическое
  Это разрушение горной породы, которое происходит без изменения ее минерального и химического состава. Основную роль в нем играет тепловое расширение и сжатие воды в порах и трещинах скального массива. В результате скала растрескивается и распадается на глыбы, которые, в свою очередь, со временем превращаются в щебенку и песок.
• Химическое
  Под ним понимают химическое преобразование минералов, слагающих породу. Основные агенты такого выветривания – водные растворы, солнечная радиация и микроорганизмы. Именно так из полевых шпатов и слюд образуются глинистые минералы: каолинит, смектит, иллит и прочие.

Если материнский скальный массив был пологим, то выветрелый материал остается лежать на его поверхности, образуя слой дисперсного грунта. Такой грунт называют элювиальным.

В разрезе профиль элювиального грунта делится на три части.

В нем выделяют:

• Крупнообломочный элювий
  Это самый нижний слой, который лежит прямо на трещиноватой скале. Он состоит из остроугольных камней, форма и размер которых зависит от строения материнской породы. Например, крупнозернистые породы рассыпаются на дресву по местам контакта минералов. А сланцеватые породы при разрушении дают плоские пластинки.
• Элювиальные пески
  Залегают на крупнообломочном слое. Для таких песков характерны острые, шершавые песчинки, недоуплотненное сложение и неоднородный гранулометрический состав.
• Элювиальные глинистые грунты
  Поскольку глины коры выветривания генетически связаны с конкретной породой, среди них проще всего встретить мономинеральные разновидности. Например, каолин или бентонит.

С точки зрения строительства элювиальные грунты считаются специфическими.

Для них характерны такие особенности:

• Неоднородность гранулометрического состава и свойств
  При образовании элювия не происходит сортировка материала. Поэтому такой грунт оказывается крайне неоднородным в профиле. В разных его точках могут быть разные показатели плотности и прочности.
• Неравномерная осадка
  Этот пункт прямо связан с предыдущим. Если элювиальный грунт неоднороден по свойствам, то после возведения здания он будет по-разному проседать под весом строения. В перспективе это может привести к трещинам в фундаменте и даже обрушению дома.
• Вероятность просадочности и набухания
  Эти свойства наиболее ярко проявляются у пылеватых песков и глинистых грунтов элювиального генезиса.

Для элювиальных грунтов проводят дополнительные испытания при геологических изысканиях – например, определяют степень выветрелости.

Больше информации об их специфике вы найдете в статье Элювиальные грунты.

Если же выветрелый материал образуется на склоне, то сила тяжести и водные потоки переносят его в низины. Там он переоткладывается и образует осадочный грунт.

Осадочные грунты

В процессе переноса и переотложения с грунтом происходят изменения. В первую очередь это сортировка материала по размеру и плотности. За счет этого формируются грунтовые массивы с характеристиками, которые отражают специфику их образования.

Выделяют такие генетические группы грунтов:

• Коллювий
  Он образуется в подножиях гор. Коллювиальный грунт слагают остроугольные обломки скалы, попавшие в низину в результате осыпи, обвала или оползня. При этом для осыпного коллювия (десперсия) характерно преобладание песчаной фракции, а для обвального (дерупция) – глыб и щебня.
• Делювий
  Формируется из рыхлого материала, который был смыт со склона талыми и дождевыми водами. В процессе смыва происходит водная сортировка частиц, за счет чего грунт приобретает характерную слоистость. Часто залегает рядом с коллювием, поэтому многие геологи не делят их на разные типы, а выделяют комплексные делювиально-коллювиальные отложения.
• Пролювий
  В процессе многолетней эрозии вода прорезает в толще скалы каналы стока. При выпадении осадков по этим каналам текут временные ручьи и ручейки. Захватывая с собой обломочный материал, они переносят его в низины и образуют характерные конусы выноса. Эти конусы сложены слабоокатанными гравием и галькой, которые по мере удаления от возвышенности переходят в песчано-глинистый материал.
• Аллювий
  Это отложения, которые формируют русла, поймы и террасы рек и постоянных ручьев. В ходе транспортировки водным потоком частицы грунта трутся друг о друга и окатываются. Состав аллювия во многом зависит от типа реки и скорости водного потока. Так, для горного аллювия характерны грубообломочные отложения из валунов и гальки, а для равнинного – песчаные и глинистые образования.
• Эоловые отложения
  Они образуются из пылеватых, глинистых и мелкопесчаных частиц, переносимых ветром. Наиболее распространены в засушливых районах. Песчаные дюны и барханы, которые ассоциируются у нас с пустынями – это одни из типичных видов эоловых отложений. Просадочные лёссы, по одной из теорий, тоже имеют эоловое происхождение.
• Морена (ледниковые отложения)
  Ледник – это огромная масса льда, которая под собственным весом приобретает текучие свойства. Он медленно перемещается по склонам и равнинам. В процессе этого перемещения ледник захватывает обломочный материал разных фракций, перенося его на огромные расстояния. Ледниковые отложения можно узнать по наличию крупных глыб и валунов, включениям горных пород, принесенных из зон оледенения, и характерным текстурам, которые отражают направление движения ледника.
• Морские отложения
  Это общее обозначение для грунтов, устилающих дно морей и океанов. По объему они значительно превосходят континентальные образования. Но большая часть этих грунтов пока недоступна освоению человеком. Морские отложения богаты и разнообразны по составу. Они включают в себя обломки скальных пород, остатки живых организмов и продукты их жизнедеятельности, осажденные из морской воды минералы, вулканический пепел и метеоритную пыль.
• Озерные отложения
  Этот тип осадков тесно связан с другими континентальными (например, аллювием, ведь именно реки приносят обломочный материал в озера), но имеет отдельные черты, которые сближают его с морскими отложениями. Для озерных грунтов характерна горизонтальная слоистость. На берегу водоемов накапливаются галечно-гравийные и песчаные фракции, тогда как глубоководные зоны сложены песчано-глинистыми и илистыми (сапропелевыми) грунтами.

Больше узнать об особенностях этих типов вы можете в статье Генетические типы отложений. А о формировании осадочных пород в целом мы пишем в статье Литогенез.

Вулканогенно-осадочные грунты

Магматизм и деятельность вулканов – это один из основных геологических процессов. Благодаря ему формируются магматические породы – но не только.

Помимо лавы, из активного вулкана выходят также пирокластические облака. Они состоят из раскаленных газов, пепла, сгустков лавы и обломков породы. Это – основа будущего вулканогенного грунта.

В зависимости от содержания вулканического материала грунты делятся на:

• Пирокластические
  Это собственно вулканический материал, который извергается из жерла вулкана. К нему относятся вулканические бомбы, лапилли (мелкие обломки породы) и вулканический пепел. Более крупные фракции выпадают непосредственно вокруг вулкана, тогда как пепел может переноситься на десятки и тысячи километров.
• Вулканогенно-осадочные (осадочно-вулканогенные)
  Это смесь осадочных отложений и привнесенного извне пирокластического материала. Такие грунты географически связаны с зонами извержений, но могут встречаться и на большом удалении от вулканов.

Вулканогенно-осадочные породы сочетают в себе свойства двух групп: магматических и осадочных. С одной стороны, их химический состав тесно связан с составом первичной лавы. С другой – по структуре и способу образования они относятся к осадочным породам.

На территории они России распространены в основном на Камчатке, Сахалине и в других районах Дальнего Востока.

Мы в общих чертах рассмотрели, как образуются природные дисперсные грунты. В следующем разделе мы поговорим о грунтах, к появлению которых приложил руку человек.

Техногенные дисперсные грунты

К техногенным грунт относится тогда, когда его свойства или естественная структура были изменены человеком.

Площадь распространения таких грунтов очень велика. По примерным оценкам они занимают больше половины всей площади Земли. А в отдельных регионах эта цифра достигает 95-100%, то есть природных грунтов там и вовсе почти не осталось. И эта цифра постоянно растет по мере того, как человек осваивает новые территории.

Техногенные грунты принято классифицировать по двум основным показателям:

• Принципам создания
  Техногенный грунт может быть образован из природного грунта, который изменили в месте залегания или перенесли на другое место. Отдельно выделяют антропогенные грунты – они были полностью созданы человеком из материалов, которые не встречаются в природе.
• Направлению изменения
  Свойства многих (особенно дисперсных) грунтов ухудшаются, когда человек своей деятельностью нарушает целостность природного массива. Но бывают и обратные случаи – когда такое вмешательство улучшает его физические и механические показатели. Также грунты могут создаваться человеком с нуля. В этом случае их свойства зависят от того, были ли они образованы целенаправленно или появились как побочный продукт другой деятельности.

С примерами техногенных грунтов вы можете ознакомиться в таблице ниже:

Техногенные грунты, которые образовались как побочный продукт деятельности человека, считаются проблемными. Дело в том, что их механические свойства и поведение под нагрузкой нельзя надежно оценить и спрогнозировать. Законы, выведенные за века практики для природных образований, на них не всегда работают.

Больше информации по этой теме вы найдете в статье Техногенные грунты.

Теперь вы знаете все о классификации дисперсных грунтов. В следующем разделе мы немного подробнее остановимся на их характеристиках.

Свойства дисперсных грунтов

Грунт – это сложная динамическая система, которая имеет множество показателей: физических, механических и химических. В этой статье мы не будем рассматривать их все и остановимся только на основных свойствах. Больше информации по этой теме вы найдете в статье Характеристики и свойства дисперсных грунтов.

Для начала поговорим о характеристиках, которые важны для всех типов дисперсных грунтов.

К ним относятся:

• Гранулометрический состав
  Он показывает, какую долю в грунте занимают частицы разных размеров: от валунов и глыб до тончайших глинистых минералов. Это основополагающая характеристика грунта, от которой зависит его вид (связный или несвязный, крупнообломочный или песчаный, глинистый или пылеватый), и как следствие – все физические и механические свойства.
• Степень неоднородности гранулометрического состава
  Она характеризует содержание в грунте частиц разных фракций. Неоднородность грунта может быть как минусом, так и плюсом. Например, однородные песок и гравий обладают более высокой пористостью и лучше пропускают воду, что хорошо в дренажных системах. Но самые надежные основания для фундаментов получаются из разнофракционных щебенистых и гравийных смесей, в которых более мелкие частицы выполняют роль расклинцовки.
• Плотность
  Эта характеристика показывает, какую массу имеет единица объема грунта. Плотность можно определять в разном состоянии: водонасыщенном, полностью сухом, с учетом и без учета воздушных пор. Это один из важнейших показателей грунта, который косвенно связан с прочностью. Общее правило такое: чем плотнее грунт, тем выше его несущая способность.
• Пористость
  Содержание воздушных пустот (полостей, пор, капилляров) в толще грунта. С повышением пористости, как правило, падает прочность грунта и улучшаются его теплоизоляционные свойства.
• Влажность
  Показывает содержание свободной влаги в грунте в естественном залегании. Этот показатель вычисляют, сравнивая массу природного образца грунта с его массой в высушенном состоянии. Это важный показатель для всех дисперсных и особенно связных грунтов, свойства которых тесно связаны с влажностью.
• Водопроницаемость
  Она показывает, насколько быстро грунт пропускает через себя воду. Это свойство зависит от содержания в грунте крупных сквозных пор. Важно: не всегда высокая пористость означает высокую водопроницаемость. Например, глина – очень пористый грунт, но практически непроницаемый.
• Сжимаемость
  Под нагрузкой дисперсные грунты деформируются и уменьшаются в объеме. Это происходит за счет того, что под давлением из грунта вытесняются вода и воздух, его крупные частицы дробятся и плотнее укладываются. Это свойство важно определять, чтобы оценивать несущую способность грунта и заранее делать поправки на осадку основания под фундаментом.
• Сопротивление сдвигу
  Нагрузка на дисперсный грунт не ограничивается лишь вертикальным давлением от фундамента. В нем появляются касательные напряжения, которые пытаются сдвинуть отдельные зерна друг относительно друга. Насколько хорошо грунт выдерживает такие напряжения, не деформируясь – зависит от его структуры. В сухих связных грунтах этот показатель обычно выше за счет более сильных водно-коллоидных и цементационных связей. Но с повышением влажности он понижается.
• Модуль деформации
  Этот сложный показатель позволяет установить связь между напряжениями в грунте и его деформацией. Причем учитываются как пластичные деформации (которые исчезают после снятия нагрузки), так и остаточные. Это свойство используется для оценки будущей осадки земляного основания.
• Степень заторфованности
  Содержание в грунте органического вещества. Если показатель не превышает 0,1, такой грунт относят к минеральным. Свыше этого числа грунт считается органоминеральным или органическим. Органическое вещество полезно для растений, но категорически вредно для оснований под фундаменты. Оно ослабляет грунт, повышает его набухание и усадку из-за высокого поглощения воды. Также органика со временем перегнивает, оставляя после себя пустоты.
• Степень засоленности (загипсованности)
  Этот показатель используют для оценки содержания в грунте легкорастворимых (хлориды) и среднерастворимых (гипс, ангидрит) солей. Как и органическое вещество, они считаются вредными примесями в строительном грунте. Такие соли понижают прочностные характеристики грунта и создают агрессивную среду для подземных конструкций из цементного камня, бетона, железобетона и многих металлов.
• Деформация морозного пучения
  Как мы уже отмечали, грунты при отрицательной температуре могут увеличиваться в объеме. Это происходит за счет замерзания воды, которая содержится в порах грунта. Морозному пучению наиболее подвержены глины и глинистые грунты, потому что они активно поглощают и удерживают влагу. Несвязные грунты не пучинятся или пучинятся слабо, потому что вода через них быстро уходит в нижележащие слои.

Эти свойства определяют как для связных, так и для несвязных грунтов.

Но есть характеристики, которые отражают специфику конкретного типа грунта. В следующих двух подразделах мы кратко их рассмотрим.

Свойства несвязных грунтов

Характеристики, которые определяют для несвязных грунтов, зависят от их фракционного состава.

Так, для крупнообломочных грунтов проводят испытания на:

• Коэффициент выветрелости
  Он показывает, насколько крупные обломки в составе грунта разрушены по сравнению с материнским скальным массивом. Это важная прочностная характеристика. Невыветрелый или слабовыветрелый грунт по несущей способности будет близок к скальному. Сильновыветрелые же обломки под нагрузкой крошатся, повышая сжимаемость грунта и его осадку.
• Коэффициент истираемости
  Это другая прочностная характеристика, которая показывает, насколько легко грунт разрушается при динамических нагрузках. Она связана с выветрелостью: более выветрелые обломки будут менее прочными. Этот показатель используют для оценки буримости грунта в буровых работах.

Таким образом, испытания крупнообломочных грунтов заключаются в установлении прочности их частиц.

Иная ситуация – с песками.

Для них определяют:

• Коэффициент пористости в естественном сложении
  Этот показатель замеряют для природных песков. Он связан с их сжимаемостью: более пористые пески под нагрузкой будут сильнее уплотняться за счет выжимания воздуха из пор.
• Степень уплотнения
  Это характеристика техногенных песков, измененных или перемещенных в результате деятельности человека. По практическому смыслу она схожа с коэффициентом пористости. Слабоуплотненный песок под весом конструкций будет давать дополнительную осадку, тогда как свойства сильноуплотненного основания в ходе строительных работ кардинально не изменятся.
• Потенциал разжижения
  Это специфическая характеристика водонасыщенных песков. Дело в том, что при динамических нагрузках (землетрясениях, вибрации, проходке бурового инструмента) они могут переходить в состояние вязкой жидкости. Такое явление называют плывуном. Вскрытие и растекание плывунов приводит к просадке оснований и может вызывать серьезные деформации зданий вплоть до разрушения.

Таким образом, надежность крупнообломочных грунтов как оснований в первую очередь зависит от прочности их зерен, а песков – от пористости и воднофизических свойств.

Свойства связных грунтов

Связные – глинистые и пылеватые – грунты имеют целый ряд специфических свойств.

К ним относятся:

• Число пластичности
  О нем мы уже говорили выше. Это основной признак глинистых грунтов. В зависимости от значения пластичности грунты делят на супеси (0,01-0,07), легкие суглинки (0,07-0,12), тяжелые суглинки (0,12-0,17), легкие глины (0,17-0,27) и тяжелые глины (свыше 0,27).
• Содержание песчаных частиц
  Этот показатель используют как дополнение к числу пластичности для более дробной классификации глинистых грунтов. В зависимости от содержания песчаной фракции супеси, суглинки и глины могут быть песчаными (свыше 40-50%) или пылеватыми (ниже 40-50%).
• Содержание частиц размером более 2 мм
  Оно указывает на наличие в связных грунтах крупнообломочных фракций и/или остатков живых организмов (ракушек), если речь о морских и озерных отложениях. Наличие таких включений делает грунт более трудным в разработке.
• Показатель текучести
  Он устанавливает связь между естественной влажностью грунта, его влажностью при переходе в пластичное состояние и числом пластичности. Это число позволяет оценить, насколько мягок и податлив грунт в естественном залегании. По этой характеристике глинистые грунты делят на твердые (отрицательное число пластичности), туго- и мягкопластичные и текучие.
• Набухаемость
  Она показывает, как сильно глинистый грунт увеличивается в объеме при поглощении воды. Этот показатель варьирует в широких пределах и зависит от минерального состава материала. Например, каолиновая глина почти не набухает, тогда как бентонит при намокании увеличивается в десятки раз. Это полезное свойство для абсорбента, но очень большой минус для строительного грунта.
• Просадочность
  Под ней понимают свойство грунта сжиматься под собственным весом – в отличие от осадки, которая происходит под нагрузкой. К просадочным грунтам в первую очередь относится лёсс, о котором мы говорили в отдельном подразделе.
• Сопротивление недренированному сдвигу
  Частный случай сопротивления сдвигу. Он позволяет оценить несущую способность грунта в условиях быстрых нагрузок, когда из него не успевает выйти влага. Этот показатель используют для более точной оценки прочности глинистых и органических грунтов.
• Показатель чувствительности
  Свойства грунтов – это результат долгих природных процессов, которые развивались в грунтовом массиве. Поэтому они часто зависят от сохранения природной текстуры и структуры массива. Чувствительность глинистого грунта показывает, насколько хорошо он сохраняет прочностные свойства при нарушении естественного сложения.
• Липкость
  Влажная глина налипает на обувь, липнет к рукам и инструменту – это свойство нам всем известно из личного опыта. На свойство земляного основания оно мало влияет. Но может здорово подпортить логистику. Например, если на стройплощадке приходится работать с сильноприлипающей глиной, от которой нужно часто чистить рабочие детали машин.

Мы в общих чертах познакомились с основными свойствами дисперсных грунтов. Больше информации по этой теме вы найдете в статье Свойства грунтов.

В заключительном разделе мы обобщим всю эту информацию в виде удобных классификационных таблиц.

Классификация дисперсных грунтов по ГОСТ: таблица

Актуальная версия классификации грунтов приведена в ГОСТ 25100-2020. Это один из основных документов, на которые опираются при проектировании строительных работ.

В ГОСТе приведена типизация грунтов:

• Природных дисперсных
• Техногенных дисперсных

Они строятся на разных основаниях, поэтому мы рассмотрим их отдельно.

Природные дисперсные грунты

Эта классификация охватывает все виды природных грунтов: элювиальные, осадочные и вулканогенно-осадочные.

В ней выделяют такие уровни:

• Подклассы – по особенностям структурных связей (содержанию глинистых частиц)
• Типы – по происхождению (генезису)
• Подтипы – по генетическим типам отложений
• Виды – по содержанию органики
• Подвиды – по литологическому и гранулометрическому составу
• Разновидности – по количественным показателям состава и свойств, которые приводятся в Приложениях Б (обязательные) и В (рекомендуемые)

Отметим, что в актуальной версии ГОСТа лёссовые грунты не выделяют в отдельную грунту. Их рассматривают вместе с глинистыми.

Ознакомиться с классификацией вы можете в таблице ниже:

Техногенные дисперсные грунты

Классификация техногенных грунтов выглядит немного по-другому в силу их специфики.

В ней грунты делятся на:

• Подтипы – по основному принципу создания или изменения
• Виды – по способу создания или изменения
• Подвиды – по применяемым технологиям создания или изменения

Также для грунтов учитывается направленность изменений. С этой точки зрения они могут быть улучшенными, ухудшенными или образованными.

Полная классификация техногенных дисперсных грунтов приведена в таблице:

Больше узнать об этой и других классификациях грунтов вы можете в нашей статье Виды грунтов в строительстве.

Подведем итог всему сказанному выше.

Дисперсные грунты – это самый распространенный класс грунтов. В него входят несвязные и связные грунты.

К несвязным грунтам относятся песок, щебень и гравий. Это пористые и проницаемые материалы с хорошими физическими и механическими свойствами. Из них получаются надежные земляные основания для фундаментов.

В группу связных грунтов входят глинистые, лёссовые и органические грунты. Это специфические образования, свойства которых сильно зависят от влажности. В строительстве они часто считаются проблемными.

Дата публикации: 12 сентября 2025 года