Лёссовые грунты
Лёссовые грунты́, песчано-глинисто-пылеватые континентальные образования разного генезиса группы связных грунтов. Содержат более 50 % частиц размером 0,05–0,005 мм; обладают высокой пористостью, низкой влажностью и просадочностью при замачивании под действием собственного веса толщи или дополнительных нагрузок от инженерных сооружений. Среди них выделяются лёссы и лёссовидные грунты.
Лёссы, наиболее типичные представители пород этой подгруппы, характеризуются очень высоким (обычно более 50 %) содержанием тонкопесчаных (0,1–0,05 мм) и крупнопылеватых (0,01–0,05 мм) частиц и небольшим количеством глинистых частиц (до 16 %, согласно классификации С. С. Морозова), которые находятся в агрегированном состоянии. Лёссовидные грунты занимают промежуточное место между лёссами и глинистыми грунтами и характеризуются преобладанием частиц размером 0,01–0,001 мм, которые вместе с глинистыми частицами образуют микроагрегаты.
По условиям залегания лёссовые грунты повсеместно занимают покровное положение. Их мощность колеблется от нескольких сантиметров до десятков и даже сотен метров. Широко распространены в Европе, Азии и Америке. Общая площадь, занятая лёссовыми грунтами на земном шаре, 13 млн км2. Северная граница их распространения в Европе – до 62° с. ш., в Азии проходит значительно севернее; южная граница достигает 28° с. ш. В тропических и субтропических областях лёссовые грунты не встречаются. Площадь, покрытая лёссовыми грунтами, на территории СНГ – около 3,3 млн км2. Они залегают почти сплошным покровом на большей части территории Украины и на юге Европейской части России, широко распространены в Средней Азии, Закавказье и Западной Сибири.
Лёссовые грунты – полиминеральные. Для них характерны содержание карбонатов (до 25–35 %), водорастворимых солей (до 5 %), низкая естественная влажность (обычно ниже 20 %), высокая пористость (до 55–65 %). Одним из характерных признаков лёссовых грунтов является низкая водопрочность, которая выражается в быстром размокании и значительной размываемости. Именно это свойство благоприятствует развитию оврагов в районах распространения лёссовых толщ.
Величина модуля деформации лёссовых грунтов – от 2–3 до 50–55 МПа. Наиболее высокие значения модуля деформации свойственны грунтам с влажностью ниже 17–18 %. У грунтов в водонасыщенном состоянии величина модуля деформации в большинстве случаев меньше 4,5–5 МПа.
Просадочность – типичное свойство лёссовых грунтов. Выражается в их способности уменьшать свой объём под нагрузкой при увлажнении, в результате чего происходит просадка поверхности земли и деформация инженерных сооружений. К просадочным относятся грунты с коэффициентом относительной просадочности 0,01 и более. Максимальные её величины достигают 0,10–0,12, а мощность просадочных толщ – 55–65 м.
При инженерно-геологических изысканиях, в зависимости от возможности проявления просадки лёссовых грунтов от собственного веса, принято выделять грунтовые условия по просадочности двух типов: I тип – просадка происходит в пределах деформируемой зоны основания от нагрузки фундамента или другой внешней нагрузки, просадка от собственного веса грунта практически отсутствует или не превышает 5 см; II тип – просадка грунта от его собственного веса может превышать 5 см и происходит преимущественно в нижней части просадочной толщи, при наличии внешней нагрузки – в пределах деформируемой зоны. Изыскание и проектирование сооружений осуществляется исходя из этого нормативного положения.
Величина угла внутреннего трения лёссовых грунтов в зависимости от приложенного нормального давления и влажности изменяется от 5 до 31°, сцепление – от 0 до 0,04–0,05 МПа. Одной из характерных особенностей является значительное снижение сопротивления сдвигу в момент замачивания: угол внутреннего трения уменьшается на 4–8°, величина сцепления также значительно падает.