Связность определяется сцеплением отдельных частиц грунта и характеризует его способность сопротивляться их разделению. От нее зависят прочность грунта и сопротивление его сдвигу, деформации и разрушению.

Прочность — свойство грунта сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок. Для крепких грунтов выражается прочностью на одноосное сжатие (осж) или, реже, растяжение, для грунтов средней и малой крепости—сопротивлением сдвигу (т). В связных грунтах имеются корреляционные связи глежду сопротивлением сдвигу и сопротивлением резанию и копанию грунтов.

Допускаемой для ходовых частей машин нагрузкой Рп является нагрузка, вызывающая погружение машины массой 5— 1000 т соответственно на 12—25 см, в зависимости от клиренса и размеров.

Разрыхляемость. Характеризуется коэффициентом, который представляет собой отношение объема грунта в «рыхлом теле», полученного при его разрушении, к объему, занимаемому им в «плотном теле», до разрушения; КР изменяется от 1,08 для наиболее рыхлых (сыпучих) грунтов до 1,6 для скальных. Промерзание увеличивает коэффициент разрыхления немонолитных грунтов в 1,5—2,5 раза (больше для более крепких грунтов). Чем больше при разрушении грунта размеры его кусков, тем меньше значение Величина Kv несколько уменьшается после: осадки насыпи (остаточный коэффициент разрыхления).

Угол х внутреннего трения частиц. Он тесно связан со способностью грунта сохранять откосы определенной крутизной (при отсутствии внешней нагрузки). Под крутизной понимают либо угол а, образованный откосом с горизонталью, либо отношение заложения откоса (проекции его образующей на горизонтальную плоскость) к высоте откоса (проекции образующей откос на вертикальную плоскость).

Рис. 1. Пределы прочности на одноосное сжатие мерзлых грунтов в зависимости от влажности w (в %) и температуры:

Трещиноватость — наличие в грунтах разрывов, густота и величина которых сильно влияет на разрушаемость пород и другие их свойства; иногда, пересекаясь, трещины делят массивы на глыбы, в ряде случаев правильной формы.

Пластичность — способность грунта при определенной влажности, не разрушаясь, принимать любую форму, сохраняемую после снятия нагрузки. Пластичные грунты хорошо уплотняются, но обычно обладают клейкостью, налипая на рабочие органы. При увеличении влажности они переходят в текучее состояние.

Абразивность — способность некоторых грунтов сильно изнашивать трущуюся о них поверхность. Скорость изнашивания зависит от степени абразивности, состояния поверхностей, давлений, скорости взаимного перемещения и твердости обоих тел.

Трение грунта о сталь (внешнее трение) и грунта о грунт (внутреннее трение) вызывает значительные потери усилий, прилагаемых к рабочим органам при резании и ковании. Коэффициенты внешнего ((.ц) и внутреннего (ц2) трения зависят от влажности грунта и давления на трущиеся поверхности и имеют следующие опытные значения:

Влажность — степень содержания воды в грунте, измеряемая отношением массы воды к массе твердых частиц в %. Грунты считаются сухими при заполнении водой не более 1/3 объема пор, влажными — при заполнении от 1/3 до 2/3 пор и мокрыми— при большей влажности. Увеличение влажности обычно снижает сопротивление резанию и копанию.

Промерзание грунта увеличивает сопротивление резанию и копанию и увеличивает коэффициент разрыхления грунта в 1,5— 2,5 раза.

Сопротивление сдвигу определяется сдвигомером и измеряется в кгс/см2. Оно находится в корреляционной связи с сопротивлением резанию и копанию.

Гранулометрический состав — содержание (в %) частиц определенных размеров; глинистых (<0,005 мм), пылеватых (0,005—0,05 мм), песчаной пыли (0,05—0,25 мм), песка (0,25— 2 мм), гравия (2—20 мм), гальки (20—40 мм), булыжника (>40 мм). Особенно большое значение гранулометрический состав имеет для физико-механических свойств рыхлых грунтов.

Ниже приведены основные характеристики грунтов.

Пески — водопроницаемые в сухом состоянии сыпучие породы (1,4—1,7 г/см3). Влажность существенно влияет на их связность, вначале повышая ее и уплотняя, повышая сопротивление сдвигу т (в этом состоянии они сохраняют очень крутые и даже вертикальные откосы высотой 1 —1,5 м), затем при насыщении придавая им текучесть (плывуны).

Глинистые грунты имеют значительное распространение, содержат частицы 0,002 мм, которых в крепких глинах может быть до 70%, в глинах 30—60%, в суглинках 10—30%, в супесях 2— 10%- Во влажном состоянии обладают высокой пластичностью, а при переувлажнении набухают. Их объемная масса y=l,35-f—т-1,9 г/см3, а уплотненных грунтов — до 2,3 г/сма. Пористость пластичных грунтов 30—60%, однако малый размер пор делает эти грунты водонепроницаемыми. Сопротивление сдвигу т= = 1 кгс/см2, суглинков — до 0,6 кгс/см2, супесей — до 0,2 кгс/см2.

Лёсс и лёссовидные грунты — обычные в степной и сухостеп-ной зонах. Их объемная масса у == 1,33-4-2,09 г/см3, пористость — от 38 до 59%, естественная влажность их обычно невелика и колеблется от 4 до 28%. При повышенной влажности обладают вязкостью, при пониженной влажности имеют прочность на одноосное сжатие асш до 14 кгс/см2 и более, а при цементации с галечником (в Средней Азии) имеют сопротивление сдвигу т=4-г-5 кгс/см2.

Илы являются глинистыми грунтами в начальной стадии их формирования (СНиП—Б.1-62). Естественная влажность их 50—100% и более, -у= 1,18-^1,99 г/см3.

Торфы — преобладающая порода болот. Объемная масса у— =0,55— 1,0 г/см3, влажность 750—1500%, т=0,10-Н)Д5 кгс/см2.

Крупнообломочные грунты — гравийно-галечниковые, хрящевато-щебенистые породы (с валунами до 80 см и более) при содержании частиц от глыб до глинистых крупнее 10 мм, обычно более. 50%. Физико-механические свойства их резко меняются в зависимости от гранулометрического состава и вида заполнителя. По сопротивляемости разработке они относятся к одним из наиболее тяжелых грунтов.

Полускальные грунты — выветренные и трещиноватые породы, средние и мягкие песчаники, конгломераты, алевролиты с глинистым цементом, аргиллиты,—глинистые сланцы, мергели, мел, трепелы, опоки, туфы. Имеют весьма различные физико-механические свойства, так, аСя< = 70-^10 и достигает 500 кгс/см2, 7=2,0-^2,8 г/см3.

Алевролиты — сцементированные породы, иногда с песчаными грунтами. Обладают меньшей прочностью (25—30 кгс/см2) и объемной массой среди этих пород (2,0—2,8 г/см3), с низкой пористостью (10—15%), не набухают в воде, водонепроницаемы.

Аргиллиты — каменистые глины с объемной массой 1,8— 2 г/см3, прочностью на сжатие 138—172 кгс/см2. Встречаются аргиллиты, близкие по своим свойствам к глинам.

Мергели — породы, переходные между известняками и доломитами, с содержанием глинистых частиц от 20 до 70%; 7 = = 1,9—2,1 г/см3, влажность 13—24%.

Мел и мелоподобные породы — разновидность мелкозернистых известняков, иногда с примесью глины; у=1,4ч-2,1 г/см3, естественная влажность 15—48%, пористость 30—54%.

Конгломераты — сцементированные обломочные породы. В зависимости от цемента могут быть очень прочными (кремнистые цементы), пористость ~3%, y=2,Q г/см3, водопоглощение 0,25%. Известковые и глинистые цементы растворимы и дают непрочные конгломераты.

Скальные грунты — породы с пределом прочности в водона-сыщенном состоянии более 200—500 кгс/см2: осадочные породы, известняки, доломиты, песчаники и конгломераты с прочным цементом, изверженные породы — граниты, порфиры, сиениты, базальты и метаморфические — гнейсы, кристаллические сланцы, кварциты и мраморы, а также карбонатные породы — известняки и мергели (содержащие 20—30% глинистых частиц). Выветренные скальные грунты могут быть трещиноватыми, а некоторые имеют слоистую структуру.

Граниты состоят в основном из кварца (30—35%) и полевого шпата (40—60%).

Сиениты почти не содержат кварца, по прочности сильно уступают гранитам.

Диориты имеют несколько пониженную прочность по сравнению с гранитами при такой же объемной массе.

Породы основной магмы — габбро.

Базальты при такой же объемной массе обладают пределом прочности от 800 до 4500 кгс/см2 и более. Способны раскалываться при динамических воздействиях,так как обладают хрупкостью.

Гнейсы являются кристаллическими сланцами, состоящими из полевого шпата, кварца и цветного минерала.

Кварциты — продукты метаморфизма песчаников.

Мраморы — перекристаллизованные известняки или известняки, образовавшиеся из карбонатных пород.

Известняки (доломиты) состоят в основном из кальцита и являются морскими породами.

Мергели — те же известняки, содержащие 20—40% глинистых частиц; у глинистых мергелей их содержание доходит до 40—70%- Свойства их указаны выше.

При отрицательной температуре влага, содержащаяся в грунте, замерзает, что в зависимости от величины пор и поверхности частиц увеличивает сцепление последних и повышает прочность грунта. При малых размерах частиц и пор увеличение сцепления может значительно превосходить сцепление грунта в обычном состоянии и сцепление самого льда. Увеличение сцепления зависит также от температуры, так как с ее понижением уменьшается количество незамерзшей воды, увеличивается содержание льда-цемента и возрастают силы молекулярного притяжения.