Физические характеристики грунтов – Физические характеристики грунтов, определение физических свойства грунтов. Калькулятор для расчета

1.2. Физические характеристики грунтов

Физическими называют характеристики, определяющие наименование грунта и его физическое состояние. Они позволяют количественно оценить некоторые свойства грунта и не зависят от применяемых методов расчета грунтовых массивов. Многие из них можно получить, рассматривая грунт как многокомпонентную среду, состоящую из твердых частиц, жидкости (воды) и газа, с добавлением еще одной составляющей — льда в случае мерзлого грунта.

Характеристики плотности, влажности и пористости

Определение величин, характеризующих плотность, влажность и пористость грунта, выполняется одинаково для любых грунтов — нескальных и скальных, талых и мерзлых.

В рассматриваемом объеме грунта (рис. 1.6) можно для наглядности условно выделить объемы, занятые твердыми частицами Vт и порами (пустотами) Vп. Тогда полный объем грунта Vгр = Vт + Vп, где Vп = Vв+ Vг, а Vг, Vв — соответственно объем газа и воды (для мерзлых грунтов — с учетом воды, образующейся при таянии льда). Масса грунта m

гр определяется как сумма масс твердых частиц и воды mгр = mт + mв (масса газа ничтожно мала и не учитывается).

Плотность грунта ρ (г/см3 или т/м3) — это отношение массы грунта (массы твердых частиц и воды) к его объему:

. (1.1)

Для непосредственного определения плотности грунтов в талом состоянии чаще всего применяют способ режущего кольца и способ взвешивания в воде (ГОСТ 5180-84). По первому способу тонкое металлическое кольцо известного объема (Vгр) осторожно врезается в грунт, а далее путем взвешивания определяют массу грунта (mгр). По способу взвешивания находят объем образца (Vгр) известной массы. Для этого образец грунта, сохраняющий свою форму, покрывают расплавленным парафином (поэтому метод взвешивания называют также методом парафинирования) и взвешивают в воздухе и в воде. Зная объем парафина (по его массе и плотности), согласно закону Архимеда, легко вычислить объем образца.

В случае мерзлого грунта в зависимости (1.1) масса mгр включает массу твердых частиц, льда и незамерзающей воды, при этом для плотности принято обозначение ρf (ρ = ρf). Определение плотности ρf мерзлого грунта методом взвешивания (без парафинирования) выполняется с использованием вместо воды керосина, лигроина. При этом образец и жидкость должны иметь отрицательную температуру.

В случае скальных грунтов для определения плотности образцы вырезаются (выпиливаются) из бурового керна. При строго правильной форме образца (куб, цилиндр) его объем вычисляют по размерам, в противном случае применяется метод взвешивания в воде [7]. Плотность скальных грунтов меняется в широком диапазоне: известняк ρ = 2 г/см3, гранит – 2,6 г/см3 , габбро – 2,95 г/см3 .

Рис. 1.6. Объем и масса составляющих грунта в его элементе

При расчете нагрузок на сооружения и напряжений от действия собственного веса грунта необходимо переходить к значению

удельного веса грунта (кН/м3), который определится как

= g, (1.2)

где g = 9,81 — ускорение свободного падения, м/с2. Наиболее часто встречаемые в строительной практике грунты имеют удельный вес 13 . . . 22 кН/м3 (плотность 1,3…2,2г/см3 ).

Влажность грунта w — отношение массы всех видов воды к массе твердых частиц (сухого грунта):

w = mв/mт или w = (mгр — mт)/mт . (1.3)

Для определения влажности (ГОСТ 5180-84) образец грунта после его взвешивания высушивают до постоянной массы (mт). Как правило, влажность для большинства грунтов меняется в пределах 0,01 … 0,6, но встречаются грунты (например, илы) , у которых влажность достигает 1 … 2 и более. Иногда влажность грунта выражают в процентах.

Для мерзлых грунтов определяемая по зависимости (1.3) влажность называется суммарной влажностью и обозначается wtot, т.е. w = wtot. Помимо wtot определяется калориметрическим методом влажность ww, характеризующая содержание в грунте (по массе) незамерзшей воды.

Плотность частиц грунта ρs определяют как отношение массы твердых частиц (сухого грунта) к объему твердых частиц:

ρs= mт/ Vт. (1.4)

Плотность частиц грунта зависит только от их минерального состава и в большинстве случаев изменяется от 2,4 до 2,8 г/см3.Для кварцевых песков ρs = 2,65 г/см3, а для многих глин — 2,70 … 2,75 г/см3. Плотность частиц определяют пикнометрическим методом (ГОСТ 5180-84). В основу способа положено определение объема частиц грунта по массе вытесненной ими жидкости (использование закона Архимеда). Для этого последовательно определяют массы сосуда известного объема (пикнометра) с жидкостью, затем с жидкостью и грунтом. В качестве жидкости используется обычно дистиллированная вода; лишь для засоленных, мерзлых и набухающих грунтов следует применять «нейтральную» жидкость, например керосин.

Плотность частиц скального грунта psопределяется также пикнометрическим методом с предварительным дроблением породы до размеров частиц (зерен), исключающих наличие в них пор и пустот [7].

Физические характеристики - ρ, w, ps для талых,ρ f, wtot, ww, ps для мерзлых - определяются только экспериментально. Они считаются основными и служат для определения других характеристик, приводимых ниже.

Плотность грунта в сухом состоянии (сухого грунта или скелета грунта) ρd определяют как

(1.5)

Из зависимости (1.3) получаем

,

откуда

. (1.6)

Удельный вес грунта в сухом состоянии γd = ρd·g .

Пористость есть отношение объема пор ко всему объему грунта

или

. (1.7)

Для большинства грунтов пористость колеблется от 0,3 (30%)

до 0,5 (50%).

Скелетность грунта определяется как

. (1.8)

Очевидно, что

n + m = 1. (1.9)

Коэффициент пористости определяется как отношение объема пор к объему твердых частиц (скелета) грунта

или . (1.10)

Pешая (1.10) относительно n получаем:

и . (1.11)

По экспериментально полученным значениям , w, s характеристики n, m, e, учитывая (1.6 . . . 1.11), получаем расчетом по зависимостям:

; ;

Cтепень влажности (водонасыщения) — это отношение объема воды к объему пор грунта

(1.12)

или , (1.12/)

где ρв — плотность воды (г/см3, т/м3), wsat — влажность полного насыщения (заполнение пор водой) грунта, называемая также влагоемкостью грунта. При этом

, (1.13)

а зависимость (1.12/) принимает вид

. (1.14)

Степень влажности меняется от 0 в случае сухого грунта до 1,0 при полном заполнении пор водой. По степени заполнения пор крупнообломочные и песчаные грунты условно делят на маловлажные (S

r≤ 0,5), влажные (0,5< Sr≤ 0,8) и насыщенные (Sr > 0,8).

Содержание газа в грунтах оценивают по величине s = Vг/Vгр. Зависимость (1.9) при этом приобретает вид

nв + s + m =1,

где ,nв + s = n. Величины s и Srсвязаны между собой зависимостью

. (1.15)

Для мерзлых грунтов дополнительно определяется относительная льдистость i = (wtot – ww)/ wtot и некоторые другие характеристики.

Помимо приведенных выше для некоторых специфических грунтов (органо-минеральных и органических, засоленных и др.) устанавливаются дополнительные физические характеристики. Для грунтов, содержащих органику, определяются: относительное содержание органических веществ Iот, как отношение массы сухих растительных остатков к массе сухого грунта, а также

степень разложения органических веществ Dpd. Для засоленных грунтов определяется степень засоленности Dsal, характеризующая количество воднорастворимых солей в грунте (при Dsal ≤ 2% грунт относится к незасоленному, при Dsal > 2% – к засоленному). Для грунтов, склонных к выветриванию (разрушению при контакте с атмосферным воздухом, водой) определяется коэффициент выветрелости Kwr как отношение плотности выветрелого грунта к плотности монолитного грунта.

Пределы и число пластичности, консистенция глинистого грунта

При изменении влажности состояние и свойства глинистых грунтов существенно меняются. Сильно увлажненная глина обладает способностью легко растекаться, при уменьшении влажности глина постепенно становится пластичной, а затем и твердой, т.е. каждому значению влажности отвечает определенное состояние (консистенция) грунта.

Для оценки состояний введены границы (пределы) между ними, характеризуемые величинами влажности, называемыми пределом пластичности (раскатывания) wp и пределом текучести

wL. Влажность wp — соответствует границе перехода из твердого состояния в пластичное, а wL — из пластичного в текучее.

Предел пластичности выявляется раскатыванием теста из грунта в жгут («проволоку»). Считается, что влажность грунта достигает значения, соответствующего границе пластичности (раскатывания) тогда, когда «проволока» из грунта, достигнув диаметра 3 мм, начинает при дальнейшем раскатывании распадаться на отдельные кусочки. Предел текучести определяют по погружению в замес грунта с водой специального стандартного конуса (конус А.М. Васильева), имеющего риску (метку). Влажность на пределе текучести считается достигнутой, если конус погружается в грунт до риски. Определение wp и wL ведутся в соответствии с ГОСТ 5180-84.

Пределы текучести и пластичности используются для определения числа пластичности грунта

Ip = wL — wp . (1.16)

Как показали многочисленные опыты, Ip растет с увеличением в грунте содержания глинистых частиц (глинистой фракции). Учитывая, что содержание глинистой фракции определяет вид грунта, число пластичности применяют для классификации грунтов. В зависимости от числа пластичности различают: песок (I

p≤ 0,01), супесь ( 0,01< Ip ≤ 0,07), суглинок (0,07< Ip ≤0,17) и глину (Ip >0,17).

Следует отметить, что для глинистых грунтов классификация по грансоставу и по числу пластичности дают иногда разное наименование грунта. В соответствии с ГОСТ 25100-95 в основу строительной классификации грунтов по виду (наименованию) сейчас принято число пластичности.

Зная естественную влажность грунта w и определив для него в лабораторных условиях границы wp и wL, легко сделать заключение о консистенции грунта в природных условиях.

Для численной оценки консистенции грунта введен показатель текучести или показатель консистенции IL:

IL= (w – wp)/(wL – wp). (1.17)

При IL < 0 грунт находится в твердом состоянии (твердая консистенция), при 0 ≤ IL ≤ 1 — в пластичном, а при IL > 1 — в текучем. Для суглинков и глин введено более детальное деление пластичного состояния на полутвердое, тугопластичное, мягкопластичное и текучепластичное с границами между ними IL = 0,25; 0,50; 0,75.

Заметим, что многие природные грунты, находящиеся согласно значению IL в текучем состоянии, в естественном залегании (в ненарушенном состоянии) благодаря наличию структурных, особенно цементационных связей, могут и не проявлять свойств текучести . Состояние таких грунтов обозначается как «скрытотекучее».

Плотность сложения песчаных грунтов

Для несвязных (песчаных) грунтов важнейшей характеристикой их свойств является плотность сложения, т.е. плотность укладки — упаковки частиц. Таковой является степень сложения или величина относительной плотности сложения

, (1.18)

где emax, e, emin — коэффициент пористости соответственно в максимально рыхлом, естественном и максимально плотном состояниях. При ID= 0 грунт находится в самом рыхлом, при ID = 1 в самом плотном состоянии.

Весь диапазон изменения ID от 0 до 1 делят на три равных части и соответственно несвязные грунты (в природном залегании или в отсыпанных насыпях) характеризуют как рыхлые при 0 ≤ ID≤ 0,33, средней плотности при 0,33< ID ≤ 0,66 и как плотные при 0,66 < ID ≤ 1,0.

Для вычисления ID по формуле (1.18) необходимо иметь результаты полевого определения величины е в естественном состоянии (в основании, в насыпи) и лабораторных определений emax и emin. Для нахождения emax обычно используют осторожную рыхлую отсыпку грунта в мерный сосуд (емкость), а для определения emin выполняют динамическое уплотнение грунта в этом сосуде.

Грунты различного грансостава имеют существенно отличные значения emax и emin, причем с увеличением крупности они уменьшаются. На величины emax и emin не меньшее влияние оказывает форма частиц. В частности, с увеличением окатанности и сферичности они уменьшаются. Поэтому использование для характеристики плотности сложения величины ID, учитывающей как зерновой состав, так и форму частиц, дает наиболее объективную оценку плотности. В этом плане менее достоверную оценку плотности дает применение (по рекомендации некоторых норм) коэффициента пористости грунта [4,9].

2. Физические характеристики, классификация грунтов, строение оснований

2.1 Основные физические характеристики грунтов

Значение характеристик. Оценка каждой конкретной разновидности грунта как физического тела производится с помощью ряда физических характеристик. Разнообразие состава, строения и состояния грунтов делает неизбежным введение значительного числа таких характеристик. Некоторые из них непосредственно применяются в расчетах оснований и грунтовых сооружений, совокупность ряда характеристик используется для классификации грунтов.

Количественные показатели одних характеристик всегда определяются опытами, чаще всего с образцами грунта, других - расчетом по значениям определенных опытом показателей. Соответствие полученных таким образом характеристик состоянию грунта, залегающего в основании или составляющего тело сооружения, является одним из важнейших условий точности инженерных прогнозов. Поэтому отбор образцов для определения характеристик исследуемого грунта, упаковка и транспортировка образцов производится так, чтобы полностью сохранить состояние грунта в естественных условиях залегания или в теле грунтового сооружения.

Характеристики плотности, влажности и пористости грунта:

Плотность грунта - отношение массы грунта к его объему:

с= M/V

Влажность грунта - отношение массы воды к массе твердых частиц, выражаемое в долях единицы, иногда в процентах:

w = m2/m1 = (M - m1) /m1

Плотность частиц грунта определяется как отношение массы твердых частиц грунта к их объему: с = m1/V1

2.2 Классификация грунтов

Все грунты по характеру структурных связей подразделяются на два класса: скальные и нескальные грунты. В пределах каждого класса грунты разделяются на группы по происхождению (магматические, метаморфические. Осадочные сцементированные, искусственные - для скальных грунтов; осадочные несцементированные и искусственные - для нескальных грунтов). Каждая группа подразделяется по условиям образования на подгруппы. Например, магматические грунты разделяются на глубинные и илившиеся; осадочные сцементированные - на обломочные, биохимические и химические. Среди несцементированных грунтов выделяются крупнообломочные, песчаные, пылеватые и глинистые, биогенные, почвы и т.п. Дальнейшее подразделение производится по преобладающему минеральному составу и размеру частиц грунта, по степени его неоднородности, числу пластичности - на типы грунтов: (например, песок гравелистый, песок крупный и т.п. - для песчаных грунтов; супесь, суглинок, глина - для глинистых грунтов и т.п.). В пределах каждого типа по структуре и текстуре, а иногда по составу примесей грунты разделяются на виды (например, для песка крупного - плотный, средней плотности, рыхлый; для супеси, суглинка и глины - щебенистые, дресвяные, без примеси органики, с примесью органики и т.д.). И наконец. В пределах каждого вида по физическим, физико-механическим, химическим свойствам и состоянию выделяются разновидности грунтов (например, песок крупный, влажный или насыщенный водой, засоленный и т.п.; суглинок щебенистый, тугопластичный и т.п.).

Отнесение грунта к тому или иному классу, группе, подгруппе, типу, виду и разновидности производится с помощью рассмотренных характеристик грунтов. Во многих случаях обоснованное отнесение конкретного грунта к определенному виду или разновидности позволяет установить ориентировочные показатели его строительных свойств, используемые в предварительных расчетах. В хорошо изученных районах найденные путем классификации показатели часто оказываются достаточными для окончательных расчетов и проектирования простых сооружений.

Полная классификация грунтов приведена в ГОСТ 25100-82. Классификация первых двух групп грунтов приведена в табл.1.

Таблица 1. Типы крупнообломочных и песчаных грунтов.

Тип грунта

Характерный размер

частиц, мм

Содержание частиц крупнее характерного размера, % по массе

Крупнообломочные

Глыбовый (валунный)

Щебенистый (галечниковый)

Дресвяный (гравийный)

Песчаные

Гравелистый

Крупный

Средний

Мелкий

Пылеватый

200

10

2

2

0,5

0,25

0,1

0,1

> 50

> 50

> 50

> 25

> 50

> 50

75 и более

< 75

Содержание глинистых частиц в крупнообломочных и песчаных грунтах обычно не превышает 3%. Пылевато-глинистые грунты в зависимости от содержания в них глинистых частиц подразделяются на супеси - 3…10%, суглинки - 10…30%, глины - более 30%.

Физические свойства грунтов и их характеристики

Вернуться на страницу «Основания фундаментов»

Физические свойства грунтов и их характеристики

Все грунты отличаются между собой многими признаками. Для механики грунтов наиболее важными являются их физические и механические свойства, количественные показатели свойств грунтов называют характеристиками. Характеристики физических свойств условно разделяют на группы: основные и производные. К основным характеристикам относятся: плотность твердых частиц, плотность грунта природного сложения и влажности. Их определяют опытным путем в лаборатории или в полевых условиях. К производным относят: плотность сухого грунта (Скелета), пористость, коэффициент пористости и коэффициент водонасыщения. Их вычисляют по формулам, используя основные характеристики.

Рис.1. Определение характеристик грунтов.

В состав взятого объема V грунтов входят: твердые частицы суммарным объемом Vs и массой ms, а также полости между ними с объемом Vp. При этом поры могут быть заполнены частично воздухом с объемом Va и частично водой объемом Vw с массой mw.

Плотностью твердых частиц грунта называют массу единицы объема твердых частиц, составленных абсолютно плотно, то есть без каких-либо зазоров, и пор между ними. Плотность твердых частиц выражают отношением массыms твердых частиц, содержащихся в общем объеме V почвы, к их суммарному объемуVs:

ps= ms/Vs

За единицу измерения плотности твердых частиц грунта используют г / см3. Определяют эту характеристику зачастую пикнометрическим методом. При этом массу твердых частиц находят взвешиванием образца грунта, предварительно высушенного до постоянной массы при температуре 100 … 1050С, а объем твердых частиц определяют по массе, вытесненной им жидкости с известной плотностью, с помощью специальных мерных колб (так называемых Пикнометры).

Величина плотности твердых частиц почвы зависит только от их минералогического состава. Она возрастает при увеличении содержания в почве и плотности породо-образовательных минералов (кварца, каолинита, ортоклаза, плагиоклаза, биотита,мусковита и т.п.), а уменьшается — при увеличении содержания органических веществ.

Средние значения плотности твердых частиц отдельных типов дисперсных грунтов составляют: песков — 2,65 … 2,67; супесей — 2,68 … 2,72; суглинков — 2,69 … 2,73;глин — 2,71 … 2,76; заторфованных грунтов — 2,0 … 2,2; торфов — 1,4 … 1,8 г / см3.

Плотностью грунта природной (ненарушенной) структурой называют массу единицы его объема и выражают отношением массы грунта m, включая массу твердых частиц ms и массу воды mw, к общему объему почвы V, включая объем твердых частиц Vs и объем пустот Vp:

p = m/V = (ms + mw)/(Vs + Vp)

Соответственно плотность грунта измеряют в г / см3. Для определения плотности грунтов могут быть применены несколько методов:

— метод режущего кольца (Для грунтов, которые легко поддаются обработке ножом), метод парафинирования,

— метод гидростатического взвешивания в нейтральной жидкости — бензине, керосине, и т.п. (для скальных и мерзлыхпочв).

Величина плотности зависит от минералогического состава, влажности и пористости (плотности строения) грунта. Почвы одинакового состава и строения имеют наибольшую массу в случае полного заполнения пор водой. Величина плотности глин, суглинков, супесей, песков и крупнообломочных грунтов находится в диапазоне от 1,2 до 2,4 г / см3. Более высокие значения плотности относятся к крупнообломочным (разнозернистым) грунтам, моренным суглинкам и глин. Меньшее значение плотности характерны для грунтов, содержащих гумус, или для лессовых грунтов. Плотность сухого торфа может быть меньше 1,0 г / см3.

Влажностью грунта W называют относительное количество воды, содержащейся в его полостях. В механике грунтов пользуются, так называемой, абсолютной (весовой) влажностью. Абсолютную влажность выражают отношением массы mводы, содержащейся в порах некоторого объема грунта V, к массе ms твердых частиц, содержащиеся в этом же объеме. Влажность почвы измеряют в относительных единицах (г / г) или в процентах, то есть

W = mw / ms = ( m – ms)/ms

W = (mw / ms)100% = [( m – ms)/ms]100%

В дальнейшем весовую влажность будем называть просто влажностью. Ее величина изменяется в очень широких пределах, достигая 200% и более (например, в текучих глинах, морских и речных илах). Влажность определяют высушиванием грунта до постоянной массы при температуре 100 … 1050С. Грунт, высушенный до постоянной массы, называют абсолютно сухим.

 

Раздел 1. Физическая природа и физические свойства грунтов

1.1. Происхождение и состав различных видов грунтов

Грунтами называют любые горные породы, почвы и антропогенные (техногенные) геологические образования, залегающие в верхней части земной коры и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека. Массивы грунтов используются как основания сооружений, как среда, вмещающая подземные сооружения, и как материал для постройки земляных сооружений. Состав, строение, состояние и свойства грунтов определяются генезисом, возрастом отложений и характером постгенетических процессов.

Грунты являются преимущественно осадочными горными породами, т.е. представляют собой продукты выветривания различных горных пород, прошедшие стадии изменений в процессе их переноса, отложений и диагенеза. Свойствами «грунтов» обладают и некоторые магматические изверженные породы (вулканические пеплы), органогенные породы (трепел, торф), отходы различных производств – техногенные породы (шлам, зола, шлак, городской мусор и др.).

По происхождению и условиям формирования грунты подразделяют на континентальные и морские осадочные образования. К континентальным отложениям относят: аллювиальные – отложения постоянно действующих водотоков (рек, крупных ручьев), образующих мощные слоистые толщи в речных долинах; элювиальные – залегающие на месте своего образования и сохранившие в той или иной степени структуру и текстуру исходных пород; делювиальные – отложения на склонах, перенесенные к основанию склона дождевыми и талыми водами; эоловые – отложения, переносимые ветром на значительные расстояния; ледниковые – рыхлые отложения, перенесенные ледником; водно-ледниковые – образовавшиеся при таянии ледников; пролювиальные – отложения в зоне конуса выноса временных или постоянных потоков; озерные – образуются осаждением частиц на дне озер (сапропели, илы). К морским отложениям относят отложения морей (толщи дисперсных глин, органогенных грунтов, ракушечников, илы, различные пески и галечники).

В состав грунтов входят твердые минеральные частицы, вода в различных состояниях и воздух или газовые смеси, т.е. грунты являются многофазными дисперсными системами (рис. 1.1).

Грунт, состоящий только из твердых частиц, является однофазным грунтом («сухим»), в его порах отсутствует вода, которая замещается воздухом. Двухфазный грунт состоит из двух компонентов: твердых частиц и воды, это грунт «водонасыщенный»; трехфазный грунт – «неводонасыщенный», состоит из трех компонентов: твердых частиц, воды и воздуха; четырехфазный – «мерзлый» грунт, в котором четвертой компонентой является лед. Причем основу любого грунта составляют твердые частицы, поэтому изучение состава грунта начинается именно с анализа твердых частиц. Грунты состоят из частиц различной крупности и могут представлять собой грубодисперсные, тонкодисперсные и коллоидные системы.

Степень дисперсности грунтов зависит от условий образования и минералогического состава частиц грунта. В составе дисперсных грунтов присутствуют первичные и вторичные минералы. Первичные – те, которые не претерпели химических изменений, зерна устойчивых против выветривания минералов (чаще всего зерна кварца и полевого шпата). Они слагают обычно грубодисперсную часть грунта. Вторичные – измененные процессами выветривания – глинистые минералы (каолинит, гидрослюда, монтмориллонит и др.). Они слагают наиболее дисперсную часть грунта. Глинистые минералы обладают высокой гидрофильностью, т.е. связывают и удерживают на своей поверхности некоторое количество воды, имеют пластинчатую или игольчатую форму, в связи с этим имеют огромную удельную поверхность. Например, 1 г монтмориллонита имеет суммарную поверхность 800 м², а в 1 г каолинита суммарная поверхность составляет 10 м². Содержание глинистых минералов значительно влияет на свойства грунтов и прежде всего на характер связности грунтов. Поэтому грунты, содержащие глинистые частицы, такие как глины, суглинки, супеси, называют связными грунтами. При взаимодействии глинистых минералов с водой резко изменяются прочность, пластичность, проявляются набухание, липкость и др. свойства. В твердой компоненте грунтов могут содержаться и растворимые в воде минералы: гипс, кальцит, каменная соль и др., а также органические вещества.

Органические вещества присутствуют в грунтах органоминерального образования (торфы, илы). Наличие органических веществ также влияет на физико-механические свойства грунтов: повышаются пластичность грунтов, набухание, уменьшаются фильтрационные свойства, грунт плохо уплотняется и проч. В грунтах у поверхности земли органические вещества находятся в виде микроорганизмов, корней растений и гумуса.

При значительном увлажнении грунта его поры заполняются водой, образуются коллоидные системы – золи. С уменьшением содержания воды в золе коллоидные системы застудневают – это уже гель. Коллоидные системы в грунтах обычно находятся в состоянии геля. При переходе золя в гель происходит слияние отдельных частиц в хлопья, частицы слипаются друг с другом и могут склеивать более крупные частицы грунта, образуя агрегаты. Этот процесс называется коагуляцией. Обратный процесс, т.е. разъединение частиц при переходе геля в золь, называется пептизацией. Оба эти процесса широко распространены в грунтах.

Тонкодисперсные и коллоидные частицы способны поглощать своей поверхностью другие вещества из растворов, из окружающей среды. Это есть поглотительная или адсорбционная способность грунтов. Различают следующие виды поглотительной способности: механическая – способность грунта задерживать в своих порах частицы, фильтрующиеся через грунт с водой; физическая – это налипание мелких частиц на поверхности более крупных за счет сил молекулярного притяжения; химическая – это химические реакции частиц грунта с веществами, поступающими в грунт с растворами; обменное поглощение – способность коллоидных частиц поглощать ионы из раствора, выделяя взамен ионы из адсорбционных пленок. Общее количество ионов в грунте, способных к обмену, называется емкостью поглощения или емкостью обмена.

1.Физические свойства грунтов

Грунты состоят из твердых минеральных частиц («скелет» грунта), воды и воздуха и, таким образом, представляют собой (при положительной температуре) трехфазную систему. Все грунты различаются между собой многими признаками. Для механики грунтов наиболее важными являются их физические и механические свойства. Количественные показатели свойств грунтов называют характеристиками. Основные из этих характеристик определяют опытным путем в лаборатории или в полевых условиях, остальные вычисляют затем по найденным основным характеристикам. Основными характеристиками физических свойств грунтов служат: гранулометрический состав, удельный вес грунта природного сложения, удельный вес частиц грунта, влажность, границы раскатывания и текучести. Гранулометрический состав характеризует содержание по массе групп частиц (фракций) грунта различной крупности по отношению к общей массе абсолютно сухого грунта. В зависимости от содержания в грунте частиц разных размеров определяют степень неоднородности гранулометрического состава.Степень неоднородности гранулометрического состава не может быть меньше единицы и практически не бывает больше 200. Удельным весом грунта природного сложения у называют отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому этим грунтом объему, включая поры, умноженное на ускорение свободного падения g, равное 9,81 м/с2. Удельные веса нескальных грунтов природного сложения, встречающихся в строительной практике, имеют значения от 15 до 22 кН/м3.Разные грунты имеют удельные веса частиц, мало отличающиеся между собой. Удельные веса частиц песков составляют от 26,5 до 26,8 кН/м3, супесей и суглинков — от 26,0 до 27,0 кН/м3 и глин — от 26,0 до 27,5 кН/м3. Пластичность   и   консистенция   глинистых   грунтов. Изменение влажности оказывает большое влияние на свойства глинистых грунтов, которые при этом могут переходить из твердого состояния в полутвердое, затем в пластичное и, наконец, в текучее или  наоборот. Если образцу маловлажного глинистого грунта попытаться путем раскатывания придать форму проволоки, то он будет крошиться Основными физико-механическими свойствами грунтовявляются: 1. Гранулометрический состав, т. е. процентное содержание по весу частиц различной крупности: гальки (40 мм), гравия (2—40 мм), песка (0,25—2 мм), песчаной пыли (0,05— 0,25 мм), пылеватых частиц (0,005—0,05 мм) и глинистых частиц (менее 0,005 мм). 2. Объемный вес, т. е. отношение веса грунта к его объему при естественной влажности. Для грунтов он составляет от 15 до 20 кн/м3 (1,5—2 г/,и3). 3. Пористост ь — объем пор, заполненных водой и воздухом в процентах от общего объема грунта. Она характеризуется коэффициентом пористости, представляющим собой отношение объема занятых водой и воздухом пор к объему твердых частиц. 4. Весовая влажность — отношение веса воды к весу сухого грунта в %. 5. Связность (взаимное сцепление частиц) — способность грунта сопротивляться разделению на отдельные частицы под действием внешних нагрузок. Типичным представителем связных грунтов являются глину, несвязных грунтов — сухие пески. 6. Пластичность — свойство грунта изменять свою форму под действием внешних сил и сохранять эту форму после удаления внешних сил. Наибольшей пластичностью отличаются влажные глины; песок и промытый гравий — материалы непластичные. 7. Прочность. В связи с тем, что грунты, особенно не связные, имеют незначительную прочность, не удается пользойваться такими характеристиками, как прочность на одноосное. 8. Сопротивление сдвигу. Под действием механической нагрузки грунт разрушается в результате деформаций, превосходящих предельные значения. Считается, что эти деформации происходят по плоскостям скольжения (плоскостям, по которым происходит сдвиг одних частиц относительно других). При разрушении грунта частицы сопротивляются относитель—ному сдвигу. Это сопротивление характеризуется величиной, сцепления. Сопротивление сдвигу по плоскости скольжения уве-личивается в результате внутреннего трения частиц, возникаю щего под действием нормальных напряжений. Если выделить условно сдвигаемую частицу грунта, то напряжения, действующие в плоскости скольжения частицы, могут быть упрощенно представлены так, как показано на рис. 49.

Рис. 48. Предел прочности на одноосное сжатие мерзлых грунтов в зависимости от температуры и влажности ш в :

Рис. 49. Условия равновесия частицы грунта на откосе

9. Угол естественного откоса ф — угол у основания конуса, который образуется при отсыпании разрыхленного грунта с некоторой высоты. Этот угол зависит от величины коэффициента внутреннего трения и от связности. Для несвязных грунтов угол естественного откоса равен углу внутреннего трения. Величины углов естественного откоса приводятся в табл. 8.

10. Сопротивл ени е грунта вдавливанию. При вдавливании в грунт штампа или какой-либо опорной поверхности (ходовой части машины, элемента рабочего органа) под штампом происходят деформации в условиях, близких к всестороннему сжатию (т. е. когда на элемент грунта действуют одновременно окружающий массив и поверхность штампа так, что элемент оказывается сжатым со всех сторон). Чем ближе к поверхности грунта расположен элемент, тем меньше влияние всестороннего сжатия. Вдавливание на небольшую глубину (до 1 см) называют смятием. При этом усилие, необходимое для вдавливания штампа, во много раз меньше, чем при вдавливании штампа на значительную глубину. В частности, допускаемые нагрузки для ходовых частей” машин предусматривают погружение до 6—12 см. Величина усилия, необходимого для вдавливания штампа, зависит от размеров штампа. Чем меньше он, тем больше должно быть удельное усилие при вдавливании.

11. Абразивность (от латинского слова abrasio — соскабливать) — способность материала оказывать истирающее действие на другой материал. Абразивность грунтов из горных пород в значительной степени определяет износ рабочих органов землеройных машин. Имеются различные методы оценки аб-разивности, однако все они пока еще являются относительными, так как износ зависит от удельных давлений, скорости взаимного перемещения и прочностных показателей. При одних и тех же прочностных показателях величина износа может быть различной.

Коэффициент трения грунта о сталь зависит от состояния поверхности стали и физико-механических свойств грунта.

12. Разрыхляемость определяется как отношение объема разрыхленного грунта Vp к объему V первоначальному (в плотном теле).

Первоначальное разрыхление — это разрыхление, наблюдаемое сразу после отделения грунта от массива; остаточное разрыхление наблюдается через некоторое время после укладки грунта в отвал или насыпь, где происходит его самоуплотнение без трамбования.

Копание и резание грунтов

Копание — совокупность процессов отделения грунта от массива, включающих резание грунта, перемещение его по рабочему органу и впереди последнего, а в отдельных случаях и перемещение внутри рабочего органа (в частности, в ковшах экскаваторов).

Резание — процесс отделения грунта от массива при помощи режущей части рабочего органа, обычно имеющей вид клина.

Одно из них — движение, при котором отделяется стружка1, другое (оно может быть названо движением подачи) — при котором изменяется толщина стружки.

Скорость движения подачи обычно в несколько раз меньше скорости главного движения. Соотношение скоростей этих движений в известной мере определяет траекторию рабочего органа.

Рис. 50. Геометрия рабочего органа

В землеройно-транспортных машинах режущий орган (нож) предварительно внедряется в грунт до определенной глубины, а затем, двигаясь в нужном направлении, срезает стружку заданной толщины.

Как правило, внедрение в грунт происходит в результате одновременного перемещения ножа вглубь и вперед.

Механику отделения грунта от массива в процессе резания можно представить так.

Термином «стружка» пользуются при обработке металлов, он не всегда отражает физическую сущность процессов, происходящих при резании грунтов, однако удобен при расчетах сил сопротивления грунта резанию и копанию, наполнения ковша и производительности землеройных машин. Поэтому применяется условно.

Указанный способ моделирования процесса резания был впервые предложен М. И. Гальпериным и В. Д. Абезгаузом.

У передней грани формируется уплотненное ядро (рис. 52), которое, двигаясь перед режущей частью рабочего органа, внедряется в массив и отделяет стружку. Размеры ядра в процессе резания непрерывно изменяются, а само ядро периодически обновляется.

При углах резания, меньших 30°, у большинства грунтов ядро не образуется. В этом случае стружка отделяется под воздействием передней грани рабочего органа.

Рис. 51. Внедрение штампа у одной открытой стенки

Грунт отделяется от массива в результате сдвига или отрыва. Характер этого отделения зависит от физико-механических свойств грунта, геометрии рабочего органа и режимов работы.

Определение отдельных параметров процесса резания и копания грунта, усилий, наивыгоднейших режимов, геометрии рабочего органа из-за сложности процесса и одновременного влияния многих факторов пока еще не получило аналитического решения. В основном усилия и режимы подбираются на основе экспериментальных данных.

Рис. 53. Удельное сопротивление резанию при разработке

До определенных значений с по мере его увеличения второй фактор оказывает большее влияние и, следовательно, величина kp уменьшается. После увеличения с сверх определенных значений большее влияние оказывает всестороннее сжатие и сопротивление kp увеличивается. Это продолжается, пока значение с не достигнет величины си после чего значения kp стабилизируются.

С увеличением Ь величина kv уменьшается и после определенных значений Ь она также стабилизируется.

При полусвободном и свободном резании удельное сопротивление с увеличением с при постоянном b уменьшается и после определенных значений с тоже стабилизируется.

Величина kp в значительной степени зависит от физико-механических свойств грунта и в большей степени от его прочности на одноосное сжатие. Последняя зависит от влажности, объемного веса, пластичности, связности грунта и других параметров. Так как прочность на одноосное сжатие многих талых грунтов мала и трудно поддается измерению, а для некоторых грунтов, например для песков, ее вообще нельзя измерить, то трудность разработки характеризуют категорией грунта.

Рис. 54. Ударник конструкции ДорНИИ

Под действием удара стержень внедряется в грунт. В зависимости от физико-механических свойств грунта для внедрения стержня на глубину 0,1 м требуется различное число ударов: например, в просеянный песок влажностью 9,2 требуется всего один удар, а в легкий суглинок вл а леностью 10,6% — 12 ударов. Величина kp зависит также от геометрии режущей части рабочего органа. Опыты показывают, что для большинства грунтов оптимальное значение угла резания б должно быть 20—30°. При меньших углах б лезвие получается очень тонким. С увеличением этого угла удельное сопротивление резанию возрастает. Задний угол а должен быть не меньше 7°, особенно для экскаваторов и бурильных машин, при работе которых в результате сложного перемещения рабочего органа угол а фактически уменьшается. При а = 7-М0° не всегда можно достигнуть, чтобы угол резания составлял 20—30°, так как в этом случае угол заострения р не превышает 25°, а при такой величине угла заострения прочность режущей части рабочего органа недостаточна. Поэтому угол р делают больше 25°, тогда при а — 7—10° угол резания получается очень часто больше 20—30°.

С увеличением угла б на каждые 10° удельное сопротивление резанию возрастает примерно на 10—12%. Поэтому, если прочность режущей части достаточна, то следует работать на углах, близких к оптимальным значениям.

2. Сила сопротивления внедрению режущего лезвия рабочего органа в грунт Р п (в направлении, нормальном к траектории) , т. е. сила подачи.

Как правило, режущая часть рабочего органа быстро затупляется и на ней образуется так называемая площадка затупления. Профиле площадки затупления может совпадать или не совпадать с траекторией движения режущего лезвия. На форму профиля влияют физико-механические свойства грунта и режимы работы.

Рис. 55. Виды затупления режущего лезвия

На рис. 55 показан различный характер затупления режущего лезвия и возникающие при этом силы.

Если траектория движения совпадает с профилем площадки затупления и радиус закругления незначителен, то можно считать, что сопротивление Рп возникает только при отжиме рабочего органа от поверхности грунта (рис. 55.а) в результате упругого последействия.

Если траектория движения совпадает с профилем площадки затупления и при этом на режущей кромке образовался радиус закругления, определяющий площадку затупления, то появляются дополнительные силы, отжимающие рабочий орган в процессе резания.

Если профиль траектории не совпадает с профилем площадки затупления, то выступающая за траекторию часть (рис. 55, в) внедряется в грунт. Сила Р„ при этом определяется сопротивлением внедрению выступающей части в грунт.

Рис. 56. Изменение усилий при вдавливании плоского штампа в мерзлый песок в условиях всестороннего сжатия

.

Классификационные показатели грунтов.

Основные физические показатели, характеризующие состав и состояние грунтов. Гранулометрический состав, плотность грунтов, удельный вес, влажность, пористость. Пластичность глинистых грунтов, границы текучести и раскатывания, показатели текучести. Методы определения физических характерист

Определение физических характеристик грунта

Определение физических характеристик грунта

Цель работы: определить основные и производные физические ха­рактеристики грунта.

Приборы и оборудование: весы лабораторные по ГОСТ 19491; пикнометры по ГОСТ 22524-77; шкаф сушильный; шпатель; режущее кольцо-пробоотбор­ник; дистиллированная вода.

Порядок выполнения работы

Грунт представляет собой природное образование, состоящее из мине­ральной части (скелета) и пор заполненных водой и газом. В состав отдель­ных грунтов входят также органо-минеральные и органические соединения.

Твердая, жидкая и газообразная составляющие определяют фазовое состояние грунта.

Лабораторным путем определяются в соответствии с ГОСТ 5180-84 три основные фазовые характеристики: плотность, плотность частиц грун­та и его влажность.

Определение плотности грунта методом режущего кольца

Плотность грунта определяется отношением массы образца грун­та к его объему:

,

где; здесь , и - соответст­венно масса грунта, масса твердых частиц и воды; и - соот­ветственно объем грунта, объем твердых частиц, пор, воды и газа.

Согласно требованиям ГОСТ 5180-84 выбирают режущее кольцо-пробоотборник.

Кольца нумеруют, измеряют внутренний диаметр и высоту с погреш­ностью не более 0,1 мм. По результатам измерений вычисляют объем кольца с точностью до 0,1 см³.

Верхнюю зачищенную плоскость образца грунта выравнивают, срезая излишки грунта ножом, устанавливают на ней режущий край кольца и винто­вым прессом или вручную через насадку слегка вдавливают кольцо в грунт, фиксируя границу образца для испытаний. Затем грунт снаружи кольца обре­зают на глубину 5... 10 мм ниже режущего края кольца, формируя столбик диаметром на 1.. .2 мм больше наружного диаметра кольца. Периодически, по мере срезания грунта, легким нажимом пресса или насадки насаживают коль­цо на столбик грунта, не допуская перекосов. После заполнения кольца грунт подрезают на 8... 10 мм ниже режущего края кольца и отделяют его.

Грунт, выступающий за края кольца, срезают ножом, зачищают по­верхность грунта вровень с краями кольца и закрывают торцы пластинками.

При пластичном или сыпучем грунте кольцо плавно, без перекосов вдавливают в него и удаляют грунт вокруг кольца. Затем зачищают по­верхность грунта, накрывают кольцо пластинкой и подхватывают его сни­зу плоской лопаткой. Кольцо с грунтом и пластинками взвешивают.

Наиболее часто встречаемые в строительной практике грунты имеют плотность 1,3...2,2 г/см³.

Определение влажности грунта

Влажность грунта - отношение массы воды в объеме грунта к массе этого грунта, высушенного до постоянной массы

.

Пробу грунта для определения влажности отбирают массой 15...50 г, помещают в заранее высушенный, взвешенный и пронумерованный ста­канчик и плотно закрывают крышкой. Пробу грунта в закрытом стаканчи­ке взвешивают.

Стаканчик открывают и вместе с крышкой помещают в нагретый су­шильный шкаф. Грунт высушивают до постоянной массы при температуре (105 + 2) °С. Загипсованные грунты высушивают при температуре (80 ± 2) °С.

Песчаные грунты высушивают в течение трех часов, а остальные - в течение пяти часов. Последующие высушивания песчаных грунтов произ­водят в течение одного часа, остальных - в течение двух часов. Загипсо­ванные грунты высушивают в течение восьми часов. Последующие вы­сушивания производят в течение двух часов. После каждого высушивания грунт в стаканчике охлаждают и взвешивают.

Высушивание производят до получения разности масс грунта со ста­канчиком при двух последующих взвешиваниях не более 0.02 г.

Если при повторном взвешивании грунта, содержащего органические вещества, наблюдается увеличение массы, то за результат взвешивания принимают наименьшую массу.

Влажность грунта вычисляют по формуле

, %,

где - масса пустого стаканчика с крышкой, г; - масса влажного грун­та со стаканчиком и крышкой, г; - масса высушенного фунта со ста­канчиком и крышкой, г.

Допускается выражать влажность грунта в долях единицы.

Влажность меняется в пределах 0,01...0,6; но встречаются грунты (например, илы) для которых влажность составляет единицу.

Определение плотности частиц грунта пикнометрическим методом

Плотность частиц грунта - масса единицы объема твердых (ске­летных) частиц грунта.

Плотность частиц грунта определяется отношением массы частиц грунта к их объему

.

Образец грунта в воздушно-сухом состоянии размельчают в фарфо­ровой ступке, отбирают пробу массой 100...200 г и просеивают сквозь си­то с сеткой с диаметром отверстий 0,25 мм, остаток на сите растирают в ступке и просеивают сквозь то же сито.

Из перемешанной средней пробы берут навеску грунта из расчета 15 г на каждые 100 мл емкости пикнометра и высушивают до постоянной массы.

Пикнометр, наполненный дистиллированной водой, взвешивают. За­тем отливают воду на 2/3 и через воронку всыпают в него высушенную пробу грунта и снова взвешивают.

Пикнометр с водой и грунтом взбалтывают и ставят кипятить на пес­чаную баню. Продолжительность спокойного кипячения (с момента нача­ла кипения) должна составлять: для песков и супесей - 0,5 ч, для суглин­ков и глин -1ч.

После кипячения пикнометр следует охладить и долить дистиллиро­ванной водой до мерной риски на горлышке, а если пикнометр с капилля­ром в пробке - до шейки пикнометра и взвесить.

Плотность частиц грунта вычисляют по формуле

, г/см³,

где - масса сухого грунта, г; - масса пикнометра с водой и грунтом после кипячения при температуре испытания, г; - масса пикнометра с водой при той же температуре, г; - плотность воды при той же темпера­туре г/см³.

Плотность частиц грунта для большинства грунтов изменяется в пре­делах 2,4...2,8 г/см3.

Определение производных характеристик

К производным физическим характеристикам относят плотность су­хого грунта (плотность скелета), пористость, коэффициент пористости, коэффициент водонасыщения.

Плотность сухого грунта - отношение массы грунта за вычетом массы воды и льда в его порах к его первоначальному объему.

.

Пористость грунта - это объем пор в единице объема грунта:

.

Пористость обычно колеблется от 30 до 50 % (но может для лессов составлять 60 %).

Коэффициент пористости - это отношение объема пор к полному объему грунта:

.

Коэффициент пористости меняется в пределах 0,2... 1,5; для органо-минеральных - до 10.

Коэффициент водонасыщения - степень заполнения объема пор во­дой, определяется по формуле:

,

где - природная влажность грунта; - коэффициент пористости; - плот­ность частиц грунта, г/см³; - плотность воды, принимаемая равной 1 г/см³.

Коэффициент водонасыщения меняется от 0 до 1.

Обработка результатов опытов

1. Определение плотности грунта.

г.- масса грунта; - объем режущего кольца, где d = 72 мм и h = 35 мм – соответственно его диаметр и высота.

см³.

Таким образом, плотность равна

г/см³.

2. Определение влажности грунта.

; .

Таблица 1.

Результаты определения влажности грунта.

№ опыта

, г.

, г.

, г.

, %

1

12,5

28

27

6,9

2

16

30,5

28,5

16

11,45

3. Определение плотности частиц грунта пикнометрическим методом

г/см³.

Таблица 2.

Результаты определения плотности частиц грунта пикнометрическим методом.

№ опыта

, г.

, г.

, г.

, г/см³

1

79,5

83,5

7,5

2,14

4. Определение производных характеристик.

а) Плотность сухого грунта г/см³.

б) пористость

в) коэффициент пористости

г) коэффициент водонасыщения .

Вывод: судя по результатам проделанной работы, исследованный нами образец представляет собой плотный маловлажный песчаный грунт.

Лекция 1.

1. Основные понятия курса. Цели и задачи курса. Состав, строение, состояние и физические свойства грунтов.

1.1. Основные понятия курса.

Механика грунтов изучает физические и механические свойства грунтов, методы расчета напряженного состояния и деформаций оснований, оценки к устойчивости грунтовых массивов, давление грунта на сооружения.

Грунтом называют любую горную породу, используемую при строительстве в качестве основания сооружения, среды, в которой сооружение возводится, или материала для сооружения.

Горной породой называют закономерно построенную совокупность минералов, которая характеризуется составом структурой и текстурой.

Под составом подразумевают перечень минералов, составляющих породу. Структура – это размер, форма и количественное соотношение слагающих породу частиц. Текстура – пространственное расположение элементов грунта, определяющее его строение.

Все грунты разделяются на естественные – магматические, осадочные, метаморфические - и искусственные – уплотненные, закрепленные в естественном состоянии, насыпные и намывные.

1.2. Задачи курса механики грунтов.

Основной задачей курса является обучить студента:

- основным законам и принципиальным положениям механики грунтов;

- свойствам грунтов и их характеристики - физические, деформационные, прочностные;

- методам расчета напряженного состояния грунтового массива;

- методам расчета прочности грунтов и осадок.

1.3. Состав и строение грунтов.

Грунт является трехкомпонентной средой, состоящей из твердой, жидкой и газообразной компоненты. Иногда в грунте выделяют биоту – живое вещество. Твердая, жидкая и газообразная компоненты находятся в постоянном взаимодействие, которое активизируется в результате строительства.

Твердые частицы грунтов состоят из породообразующих минералов с различными свойствами:

- минералы инертные по отношению к воде;

- минералы растворимые в воде;

- глинистые минералы.

Жидкая составляющая присутствует в грунте в 3-х состояниях:

- кристаллизационная;

- связанная;

- свободная.

Газообразная составляющая в самых верхних слоях грунта представлена атмосферным воздухом, ниже – азотом, метаном, сероводородом и другими газами.

1.4. Структура и текстура грунта, структурная прочность и связи в грунте.

Совокупность твердых частиц образует скелет грунта. Форма частиц может быть угловатой и округлой. Основной характеристикой структуры грунта является гранулометрический состав, который показывает количественное соотношение фракций частиц различного размера.

Текстура грунта зависит от условий его формирования и геологической истории и характеризует неоднородность грунтовой толщи в пласте. Различают следующие основные виды сложения природных глинистых грунтов: слоистые, слитные и сложные.

Основные виды структурных связей в грунтах:

1) кристаллизационные связи присуще скальным грунтам. Энергия кристаллических связей соизмерима с внутрикристаллической энергией химической связи отдельных атомов.

2) водно-коллоидные связи обуславливаются электромолекулярными силами взаимодействия между минеральными частицами, с одной стороны, и пленками воды и коллоидными оболочками – с другой. Величина этих сил зависит от толщины пленок и оболочек. Водно-коллоидные связи пластичны и обратимы; при увеличении влажности они быстро уменьшаются до значений близких к нулю.

1.5. Физические свойства грунтов.

Представим себе некоторый объем трехкомпонентного грунта массой, разделенный на отдельные компоненты, где,,,,,— соответственно объем и масса твердой, жидкой и газообразной компонент грунта (рис. 1.1). Тогда ;, так как масса газообразной составляющей ничтожно мала и не оказывает влияния на результаты определений.

Плотность грунта (г/см3, т/м3) - отношение массы грунта к его объему:

. (1.1)

Удельный вес грунта (кН/м3): . (1.2)

Влажность грунта - отношение массы воды к массе твердых частиц, выражаемое в долях единицы, иногда в процентах:

. (1.3)

Плотность частиц грунта (г/см3, т/м3) определяется как отношение массы твердых частиц грунта к их объему:

. (1.4)

Плотность сухого грунта (плотностью скелета грунта) - отношение массы сухого грунта (частиц грунта) к объему всего грунта:

или . (1.5)

Пористость грунта - отношение объема пор ко всему объему грунта, что соответствует объему пор в единице объема грунта:

. (1.6)

Относительное содержание твердых частиц в единице объема грунта:

, тогда . (1.7)

Коэффициент пористости грунта - отношение объема пор к объему твердых частиц:

или . (1.8)

Степень влажности (степень водонасыщения) - отношение объема воды в порах грунта к объему пор и соответствует отношению влажности грунта к его полной влагоемкости:

или . (1.9)

По консистенции различают три состояния глинистого грунта: твердое, пластичное и текучее. Границами между этими состояниями являются характерные значения влажности, называемые границей раскатывания (нижний предел пластичности) играницей текучести (верхний предел пластичности) .

Число пластичности грунта - разница между границей текучести и границей раскатывания:

. (1.10)

Показатель текучести глинистого грунта:

. (1.11)

About Author


admin

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о