Wt = , Яс

где qB- масса воды;

qc- масса сухой породы.

Для характеристики физического состояния породы знания величи­ ны влажности недостаточно, необходимо определить степень заполнения пор водой. Для этого находят относительную влажность (коэффициент водонасыщения) грунта Sr:

8 pw

где Wc - природная влажность грунта, %; в - коэффициент пористости;

рЛплотность минеральной части грунта, кг/м3; р ^ - плотность воды, принимается равной 103 кг/м3

Коэффициент водонасыщения выражается в процентах или в долях единицы. Sr может изменяться от 0 до 100 %. В зависимости от S, крупно­ обломочные грунты и пески могут быть малой степени водонасыщения (0 - 50 %), средней степени водонасыщения (50 - 80 %) и насыщенные водой (8 0 - 100%).

2.3. Свойства грунтов

Свойства грунтов характеризуют их поведение в определенных ус­ ловиях. Условно все свойства подразделяются на физические, механиче­ ские и физико-химические.

2.3.1. Физические свойства и состояние грунтов

Под физическими свойствами грунтов мы понимаем свойства, кото­ рые проявляются без изменения структурных связей под влиянием физи­ ческих полей: гравитационного, теплового, электрического и др. К числу физических свойств относятся плотность грунтов, проницаемость, тепло­ физические, электрические и магнитные свойства грунтов.

К наиболее важным физическим свойствам грунтов относится плот­ ность, пористость и влажность. Эти свойства взаимозависимы и в целом выражают физическое состояние грунтов, как в условиях естественного залегания, так и в основаниях сооружений. По основным физическим свойствам можно косвенно судить о прочности, деформируемости и ус­ тойчивости песчаных и глинистых пород, а также об их изменении под влиянием геологических процессов.

2.3.1.1. Плотность

Плотность минеральной части пород характеризуется массой (qc) в

единице объема минеральной части (Vc) породы. Состав грунта схематиче­ ски представлен на рис. 2.3.

Плотность минеральной части р5 = —	определяется минеральным
Уг

составом горных пород и выражает среднюю плотность слагающих их ми­ нералов. Плотность главнейших породообразующих минералов песчаных и глинистых горных пород изменяется в сравнительно небольших преде­ лах, вследствие чего и плотность минеральной части большинства этих горных пород изменяется мало. У легких, сильнопесчаных разностей гли­ нистых горных пород, супесей и песков среднее значение плотности мине­ ральной части равно 2,65*103 кг/м3, у среднепесчаных (суглинки)- 2,70-103 кг/м3, у тяжелых разностей глин - 2,75-103 кг/м3 В зависимости от содержания примесей она может уменьшаться (примеси растительных ос­ татков, гумуса, торфа и др.) или увеличиваться (примеси тяжелых и руд­ ных металлов).

Плотность породы - это масса (qc + q j в единице ее объема при ес­ тественных влажности и сложении:

Vo

Она определяется плотностью минеральной части, пористостью и влажностью горных пород. Обычно, чем выше плотность минеральной части, тем выше и плотность горной породы, чем больше пористость, т.е. чем более рыхлую упаковку имеют частицы в единице объема горной по­ роды, тем меньше ее плотность. При увеличении влажности при данной пористости горная порода становится тяжелее, плотность ее повышается.

< 1,20-103

> 2,50-10 (2,50-2,10)103

Плотность глинистых и песчаных горных пород может изменяться в до­ вольно широких пределах. Она характеризует их физическое состояние, степень уплотненности. Чем больше уплотнена горная порода, тем меньше плотность отличается от плотности минеральной части. Плотность пород в среднем составляет 1,60-103 —1,90-103 кг/м3

Плотность скелета - это масса единицы объема сухой горной по­ роды qcестественного сложения:

р„ = £ -

Она, как и плотность горной породы, выражает степень ее уплотнен­ ности. Чем она выше, тем выше плотность скелета, тем меньше она отли­ чается от плотности горной породы в целом. Классификация грунтов по плотности скелета pd(кг/м3):

- очень плотный - плотный

- рыхлый (2,10- 1,20) 103

- очень рыхлый

2.3.1.2. Пористость

Структурные элементы, слагающие грунты, при неплотном прилега­ нии друг к другу образуют промежутки различной величины, которые на­ зываются порами. Суммарный объем всех пор в единице объема, незави­ симо от их величины и степени заполнения, называется общей пористо­ стью пород.

Величина пористости (п) определяется по формуле

„ =

юо %.

Р.<

Часто пористость характеризуется коэффициентом пористости или приведенной пористостью (е):

F = 1VL PJ

PJ

От общей пористости и размера пор зависят свойства фунтов. По величине пористости судят о степени уплотнения пород и их сжимаемости в различных условиях. С величиной пористости тесно спяза; i водопрони­ цаемость, термические, электрические и другие свойства пород.

Значения общей пористости горных пород изменяются в очень ши­ роких пределах - от долей процента до 90 %. Наиболее низкую пористость (1 - 3 %) имеют большинство нетрещиноватых интрузивных и метаморфи­ ческих пород. Наибольшая пористость характерна для дисперсных грунтов

(до 90 %). Классификация песков по коэффициенту пористости приведена в табл. 2.4.

				Таблица 2.4
	Классификация песков по коэффициенту пористости
	!	Коэффициент пористости песков, %
	j Разновидность песков	гравелистые и	мелкие	пылеватые
	I	средней крупности
	j Плотный	<55	<60	<60
	| Средней плотности	55-70	60 -75	6 0 -8 0
	^Рыхлый	>70	>70	> 80

2.3.1.3. Консистенция глинистых-пород

Важной дополнительной характеристикой физического состояния глинистых пород служит их консистенция, то есть физическое состояние при определенной влажности. Термин «консистенция» употребляется главным образом для глинистых пород, которые при той или иной влажно­ сти при внешнем воздействии приобретают определенную подвижность (деформируемость) и могут занимать промежуточное положение между жидкоили вязкотекучими и твердыми телами.

Обычно она характеризуется определенными влажностями. Эти ха­ рактерные влажности принято называть пределами пластичности. Наибо­ лее важными из них для определения физического состояния глинистых пород являются предел текучести (IV.,) и предел раскатывания (IVP). Пре­ дел текучести соответствует такой влажности, при превышении которой глинистая порода нарушенного сложения из пластичного состояния пере­ ходит в текучее и становится вязкой жидкостью. Предел раскатывания со­ ответствует влажности, при которой глинистая порода также нарушенного сложения из полутвердого состояния переходит в пластичное. Соответст­ венно при пределах текучести и раскатывания происходит резкое измене­ ние внутреннего сопротивления глинистой породы деформациям - их прочности. Между пределами текучести и пластичности глинистые поро­ ды обычно находятся в пластичном состоянии, то есть в таком, когда под действием внешней силы они могут принимать различную форму и сохра­ нять ее после устранения этой силы, не изменяя при этом своего объема.

Интервал влажности, в пределах которого глинистая порода нахо­ дится в пластичном состоянии, называется числом пластичности (Jn). Если число пластичности больше 17 %, то порода высокопластична и ее класси­ фицируют как глину; при числе пластичности 7 - 17 % порода среднепла­ стична - суглинок, при числе пластичности 1 - 7 % порода слабопластич­ на - супесь.