Cebado

Suelo : cualquier roca, suelo, sedimento y formaciones minerales tecnogénicas, consideradas como sistemas dinámicos de múltiples componentes y parte del entorno geológico, estudiadas en relación con las actividades de ingeniería y económicas [1] . Los suelos se utilizan como cimientos para edificios y estructuras, materiales para la construcción de carreteras, terraplenes y presas, entornos para la colocación de estructuras subterráneas (túneles, tuberías, instalaciones de almacenamiento), etc. Los suelos se estudian en ingeniería geológica .

Clasificación

Clases de suelo

Según la naturaleza de los enlaces estructurales entre partículas, se dividen en tres clases :

rocoso - con enlaces rígidos de cristalización y cementación;
dispersos - con enlaces físicos, físico-químicos y mecánicos. Para suelos dispersos, se distinguen subclases de suelos ligados y no ligados.
congelado - con enlaces criogénicos adicionales.

Tipos de suelo

Según la génesis (origen), se distinguen los siguientes tipos de suelos:

rocoso: ígneo intrusivo , ígneo efusivo, metamórfico , sedimentario , volcánico-sedimentario, eluvial , tecnogénico ;
disperso : sedimentario , volcánico-sedimentario, eluvial , tecnogénico ;
congelado :

Suelos rocosos

La clase de suelos rocosos incluye suelos en los que predominan los enlaces estructurales químicos, formando dos tipos principales de estructuras, divididas en dos subclases: cristalización y cementación [2] .

Suelos dispersos

Consisten en partículas minerales de diferentes tamaños, débilmente unidas entre sí. Los suelos dispersos se forman durante la meteorización de suelos rocosos, seguida por la transferencia de productos de meteorización por agua o medios eólicos y redeposición.

Suelo congelado

Tienen una temperatura negativa o cero durante muchos años, contienen inclusiones de hielo y (o) hielo cementante, contienen enlaces estructurales criogénicos adicionales.

Clases de suelo en ingeniería militar

En el ejército, en ingeniería, también existe una clasificación de suelos, que básicamente refleja simplemente la complejidad de organizar estructuras de ingeniería de campo en estos suelos: trincheras, piraguas, etc.

Según la densidad y la dureza, el suelo se divide en débil, medio y duro.

Los suelos débiles incluyen suelos que se arrancan fácilmente con una pala pequeña (arena, tierra suelta); a medio - tierra vegetal, a duro - arcilla, rocas y otros suelos, cuyo desarrollo se lleva a cabo con la ayuda de picos, cuñas y explosiones. [3]

Propiedades del suelo

Propiedades físicas

Densidad del suelo ρ , g / cm 3 : esta es la relación entre la masa total de la muestra de suelo con la humedad y la estructura naturales y el volumen ocupado por la muestra. La densidad del suelo depende de la composición mineralógica , la humedad y la porosidad .

\rho ={\frac{m}{V}}

dónde:

ρ - densidad del suelo, g / cm 3;

m es la masa de suelo con contenido y composición de humedad natural, g;

V es el volumen ocupado por el suelo, cm 3 .

La densidad del esqueleto del suelo ρ d [4] es la densidad del suelo seco, g/cm 3 , determinada por la fórmula

\rho _{d}={\frac {\rho}{1+W))

dónde

ρ es la densidad del suelo, g/ cm3 ;
W es la humedad del suelo, d.u.

El coeficiente de porosidad e está determinado por la fórmula:

e={\frac {\rho _{s}-\rho _{d}}{\rho _{d}}}

dónde

ρ s es la densidad de las partículas del suelo, g/cm 3 ;
ρ d - densidad del suelo seco, g / cm 3 .

Límite de resistencia del suelo para compresión uniaxial R c , MPa : la relación entre la carga a la que se destruye la muestra y el área de la sección transversal inicial.

Propiedades físicas del agua

Humedad del suelo , W % - masa (peso) W o volumen W n contenido relativo de agua en los poros del suelo. La humedad volumétrica Wn varía de 0 a 100%.

\rho ={\frac{m}{V}}

Coeficiente de saturación de agua S r , unidades - el grado de llenado del volumen de poro con agua. Determinado por la fórmula:

S_{r}={\frac {W\rho _{s}}{e\rho _{w}}}

dónde

W es el contenido de humedad natural del suelo, unidades;
e es el coeficiente de porosidad;
ρ s es la densidad de las partículas del suelo, g/cm 3 ;
ρ w es la densidad del agua, tomada igual a 1 g/cm 3 .

El número de plasticidad Ip es la diferencia de humedad correspondiente a dos estados del suelo: en el límite de fluencia WL y en el límite de rodadura Wp.

I_{p}=W_{L}-W_{p}

WL y Wp se determinan según GOST 5180-84.

Características cuantitativas de la distribución del tamaño de partículas

El grado de heterogeneidad de la distribución del tamaño de partícula Cu es un indicador de la heterogeneidad de la distribución del tamaño de partícula. Determinado por la fórmula

C_{u}={\frac{d_{{60}}}{d_{{10}}}}

, (A.3)

donde d 60 , d 10 son diámetros de partículas, mm, menos de los cuales el 60 y el 10 % (en masa) de partículas están contenidas en el suelo, respectivamente.

Coeficiente de meteorización К wr , unidades es la relación entre la densidad del suelo erosionado y la densidad del suelo monolítico.

Coeficiente de meteorización de suelos clásticos gruesos K wr , d. , está determinada por la fórmula

K_{{wr}}={\frac {K_{1}-K_{0}}{K_{1}}}

donde K 1 es la relación entre la masa de partículas con un tamaño de menos de 2 mm y la masa de partículas con un tamaño de más de 2 mm después de una prueba de abrasión en un tambor de estantería;
A 0 - lo mismo, en el estado natural.

El coeficiente de abrasión de los suelos de grano grueso K fr , d unidades, está determinado por la fórmula:

K_{{fr}}={\frac {q_{1}}{q_{0}}}

donde q 1 es la masa de partículas con un tamaño de menos de 2 mm después de probar fracciones de suelo de grano grueso (partículas con un tamaño de más de 2 mm) para abrasión en un tambor de estantes;
q 0 es la masa inicial de una muestra de fracciones gruesas (antes del ensayo de abrasión).

Coeficiente de suavidad en agua K sof , d. — la relación de los límites de resistencia del suelo para la compresión uniaxial en un estado saturado de agua y en un estado seco al aire.

El factor de compresibilidad del suelo congelado δ f es la deformación relativa del suelo congelado bajo carga.

Contenido de hielo molido debido a inclusiones de hielo visibles i i , d. - la relación entre el volumen de inclusiones de hielo visibles contenidas en él y el volumen de suelo congelado. Determinado por la fórmula:

i_{i}={\frac {\rho _{s}(W_{{total}}-W_{m})}{\rho _{i}+\rho _{s}(W_{{total}} -W_{w})}}

ρ s es la densidad del suelo congelado, g/cm3 ;
ρ i es la densidad del hielo, tomada igual a 0,9 g/cm 3 ;
W tot es el contenido total de humedad del suelo congelado, unidades;
W m es el contenido de humedad del suelo congelado ubicado entre las inclusiones de hielo, d.
W w es el contenido de humedad del suelo congelado debido al agua descongelada contenida en él a una temperatura negativa dada, unidades.

Deformación por expansión sin carga ε sw , d.u. - la relación entre el aumento de la altura de la muestra de suelo después de la expansión libre en condiciones de imposibilidad de expansión lateral a la altura inicial de la muestra de humedad natural. Determinado según GOST 24143-80.

Deformación relativa del hundimiento ε s , d. - la relación de la diferencia en las alturas de las muestras, respectivamente, de la humedad natural y después de su completa saturación con agua a una cierta presión a la altura de la muestra de humedad natural. Determinado según GOST 23161-78.

Contenido relativo de materia orgánica I r , d. - la relación entre la masa de residuos vegetales secos y la masa de suelo absolutamente seco.

El índice de rendimiento I L es la relación de la diferencia en el contenido de humedad correspondiente a dos estados del suelo: W natural y en el límite de rodadura W p , al número de plasticidad I p .

El grado de permeabilidad al agua es una característica que refleja la capacidad de los suelos para hacer pasar el agua a través de sí mismos y se expresa cuantitativamente en el coeficiente de filtración Kf , m/día. Determinado según GOST 25584-90.

El grado de llenado del volumen de poro del suelo congelado con hielo y agua descongelada S r , unidades, está determinado por la fórmula:

S_{r}={\frac {(1,1W_{{ic}}+W_{w})\rho _{s}}{e_{f}\rho _{w}}}

donde W ic es el contenido de humedad del suelo congelado debido a partículas minerales cementantes de hielo poroso (hielo-cemento), d.u.;
W w es el contenido de humedad del suelo congelado debido al agua descongelada contenida en él a una temperatura negativa dada, unidades;
ρ s es la densidad de las partículas del suelo, g/cm3;
e f es el coeficiente de porosidad del suelo congelado;
ρ w es la densidad del agua, tomada igual a 1 g/cm 3 .

El grado de salinidad es una característica que determina la cantidad de sales solubles en agua en el suelo D sal , %

Contenido de cenizas de turba D ds , unidades - una característica expresada por la relación entre la masa de la parte mineral del suelo y su masa total en estado absolutamente seco. Determinado según GOST 11306-83 * .

El grado de levantamiento de heladas es una característica que refleja la capacidad del suelo para levantarse de heladas, expresada por la deformación relativa de levantamiento de heladas ε fh , d. (participación de una unidad), que se determina mediante la fórmula:

\varepsilon _{{fh}}={\frac {h_{{o,f}}-h_{o}}{h_{o}}}

dónde

h o, f es la altura de la muestra de suelo congelado, cm;

h o es la altura inicial de la muestra de suelo descongelado antes de la congelación, ver

El grado de densidad de arena I D está determinado por la fórmula

I_{D}={\frac{e_{{max}}-e}{e_{{max}}-e_{{min}}}}

, (A.6)

donde e es el coeficiente de porosidad por adición natural o artificial;
e max es el coeficiente de porosidad de la arena en la composición más suelta.
emin es el coeficiente de porosidad de la arena en la adición más densa.

Grado de descomposición de la turba D dp , unidades - una característica expresada como la relación entre la masa de la parte sin estructura (completamente descompuesta), incluidos los ácidos húmicos y pequeñas partículas de residuos vegetales no húmicos, con respecto a la masa total de turba. Determinado según GOST 10650-72.

El grado de solubilidad en agua es una característica que refleja la capacidad de los suelos para disolverse en agua y se expresa en la cantidad de sales hidrosolubles, q sr , g/l.

Estructura del suelo : la organización espacial de los componentes del suelo, caracterizada por una combinación de características morfológicas (tamaño, forma de las partículas, su relación cuantitativa), geométricas (composición espacial de los elementos estructurales) y energéticas (tipo de enlaces estructurales y energía total de la estructura). ) y determinado por la composición, relación cuantitativa e interacción de los componentes del suelo.

Contenido total de hielo del suelo congelado i tot , d. - la relación entre el volumen de hielo contenido en él y el volumen de suelo congelado. Determinado por la fórmula:

i_{{tot}}=i_{i}+i_{c}={\frac {\rho \cdot i}{\rho _{i}}}={\frac {\rho _{f}(W_{ {total}}-W_{w})}{\rho _{i}(1+W_{{total))))}}

, (A.10)

La composición material del suelo es una categoría que caracteriza la composición química y mineral de los componentes sólidos, líquidos y gaseosos.

Textura del suelo : la disposición espacial de los elementos que componen el suelo (capas, fracturas, etc.).

Composición granulométrica : la relación cuantitativa de partículas de varios tamaños en suelos dispersos. Determinado según GOST 12536-79.

Instrumentos para el estudio de las propiedades físicas y químicas del suelo

estabilómetro
medidor de densidad

Enlaces

GOST 25100-2011 “Suelos. Clasificación" . Fecha de acceso: 19 de diciembre de 2009. Archivado desde el original el 23 de febrero de 2012. (indefinido)
GOST 24847-81 “Suelos. Métodos para determinar la profundidad de la congelación estacional” (doc). Consultado el 10 de febrero de 2010. Archivado desde el original el 23 de febrero de 2012. (indefinido)
Clasificador de suelos en el portal "Clasificadores de San Petersburgo"

Notas

↑ GOST 25100-2020 . docs.cntd.ru. Consultado el 4 de enero de 2021. Archivado desde el original el 8 de agosto de 2021. (indefinido)
↑ GOST 25100-2020 Suelos. Clasificación del 21 de julio de 2020 - docs.cntd.ru. docs.cntd.ru _ Consultado el 6 de febrero de 2022. Archivado desde el original el 6 de febrero de 2022. (indefinido)
↑ Manual de ingeniería de artillería antiaérea del Ejército Rojo (NID-ZA-39). - M. : Editorial Militar Estatal del Comisariado Popular de Defensa de la URSS, 1939. - S. 12. - 91 p.
↑ Copia archivada (enlace no disponible) . Consultado el 27 de septiembre de 2016. Archivado desde el original el 16 de septiembre de 2016. (indefinido)