1.Влажность
Под влажностью грунта понимают содержание в нем того или иного количества воды. Различают весовую и объемную влажность.
Весовой влажностью грунта W называют отношение массы воды (mв),содержащейся в грунте, к массе сухого грунта (mс.г.).
Под объемной влажностью понимают отношение объема воды, заключенной в грунте, к объему всего грунта.
Естественная влажность – все количество воды, содержащееся в порах горных пород и почв в естественном их залегании. Она может быть выражена в весовых или объемных процентах или долях единицы (в ГОСТе – доли единицы). Ее принято определять высушиванием образцов до постоянного веса при температуре 105-107° С.
Определение массы воды в грунтах (mв):mв=mв . г .-mc . г .
Расчет влажностного показателя: W=mв/mс.г.
2.Плотность
Плотностью твердых частиц (твердого компонента, твердой фазы) грунта называется масса единицы их объема. Численно она равна отношению массы твердого компонента грунта к его объему. Единицей измерения этого свойства в системе СИ является кг/м3 , в системе СГС – г/см3; коэффициент между ними равен 103.
В практике широко используются:
плотность частиц грунта – ρs;
плотность грунта – ρ;
плотность сухого грунта – ρd.
Плотность частиц грунта (ρs) характеризуется массой частиц твердой компаненты грунта (mT) в единице объема минеральной части (VT) грунта и рассчитывается по зависимости: ps=mt/VT
Плотность частиц грунта определяется минеральным составом горных пород и выражает среднюю плотность слагающих их минералов. Плотность главнейших породообразующих минералов песчаных и глинистых горных пород изменяется в сравнительно небольших пределах, вследствие чего и плотность минеральной части большинства этих горных пород изменяется мало.
Плотность породы – это масса грунта при естественной влажности и сложении в единице объема: p=mt+mв/V0
Плотность скелета грунта (плотность сухого грунта) – это масса единицы объема сухой горной породы естественного сложения: pd=mt/V0
3.Пористость
Под пористостью грунтов понимают наличие в них мелких пустот. Количественно пористость обычно выражают отношением объема пустот к общему объему грунта. Эту величину называют пористостью и обозначают через n. Может выражаться в долях единицы или в процентах.
, (12)
где ρd – плотность скелета грунта, г/см3;
ρs – плотность твердых частиц, г/см3.
Кроме того, пористость грунта может характеризоваться отношением объема пустот к объему твердого компонента грунта. Эта величина называется коэффициентом пористости и обозначается е. Выражается обычно в долях единицы.
, (13)
где ρd – плотность скелета грунта, г/см3;
ρs – плотность твердых частиц, г/см3.
Для глинистых грунтов способов непосредственного определения пористости не существует. Пористость связных грунтов определяется по плотности и плотности твердых частиц грунта по формулам, приведенным выше.
По размеру пор выделяются:
макропоры – больше 0,1 мм;
микропоры – меньше 0,1 мм;
ультракапиллярные – меньше 0,001 мм.
4.Пластичность
Под пластичностью грунта понимается его способность под воздействием внешних условий изменять форму (деформироваться) без разрыва сплошности и сохранять приданную ему форму после того, как действие внешней силы устранено. Пластичностью при определенной влажности обладают только глинистые и лёссовые грунты, мергели и мел, почвы и, частично, искусственные грунты. Пластичность связных грунтов обусловлена наличием рыхлосвязанной воды в этих грунтах. Пластичность связных грунтов при инженерно-геологических исследованиях характеризуют двумя влажностными показателями:
влажность на пределе раскатывания Wp;
влажность на пределе текучести WL.
Число пластичности (Ip), под которым понимается разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе (пределе) текучести Wl и на границе (пределе) раскатывания Wp.
Ip=Wl-Wp
5.Консистенция
Под консистенцией грунтов понимается способность грунтов сохранить свою форму без и при наличии внешнего механического воздействия. Для количественной характеристики консистенции грунтов определяют показатель текучести.
Под консистенцией понимается степень подвижности слагающих грунт частиц при механическом воздействии.
6.Показатель консистенции
Показатель текучести IL – отношение разности влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: естественной влажности W и на границе раскатывания, к числу пластичности Ip. IL=(W-Wp)/Ip
7. Гранулометрический состав.
Гранулометрический состав характеризует предельную дисперсность грунта, он постоянен для данного грунта и поэтому является классификационным признаком.
Дисперсность – степень раздробления вещества на частицы, характеристика размера частиц.
В зависимости от преобладающего размера обломков среди сцементированных осадочных пород выделяются:
крупнообломочные (псефитовые) – более 2 мм;
среднеобломочные (псаммитовые) – 2-0,05 мм;
мелкообломочные (алевритовые) – 0,05-0,001 мм;
тонкообломочные (пелитовые) – менее 0,001 мм.
Среди обломочных несцементированных (дисперсных) грунтов выделяются:
крупнообломочные;
пески;
супеси;
суглинки;
глины.
Гранулометрический (зерновой) состав грунта (по ГОСТу 12536-79) следует определять по весовому содержанию в нем частиц различной крупности, выраженное в процентах по отношению к весу сухой пробы грунта, взятой для анализа.
Таблица 7
-
Наименование грунтов
Состав грунта
Песчаные, при выделении зерен песка крупностью:
от 10 до 0,5 мм
Грануло-
метрический
(зерновой)
от 10 до 0,1 мм
Глинистые
0,005 - 0,05 мм
Грануло-метрический (зерновой)
При определении гранулометрического (зернового) состава песчаных грунтов ситовым методом с промывкой водой применяют водопроводную или профильтрованную дождевую (речную) воду, а при определении гранулометрического (зернового) состава глинистых грунтов — дистиллированную воду.