6. Физические свойства и классификационные показатели грунтов

-плотность грунта : ρ=mv(т/м3)

-плотность частиц грунта : (где мz и vz- масса и объём твердых частиц в объёме грунта)

-влажность : (где мw- масса воды)

-плотность сухого грунта : ρ=/v ; =/w+1

-пористость : n=Vп/V=1-/(гдеVп-объем пор в рассматриваемом объеме грунта)

-коэффициент пористости : e=Vп/Vz=n/1-n=/ρ(1+w)-1

-степень влажности : =w*/e*(где– плотность воды).

-число пластичности (определяется только для глин) :

где - влажность соответствующая границе текучести; - влажность соответствующая границе раскатывания

Супесь ; Суглинок; Глина

-показатель текучести (определяется только для глинистых грунтов) :

-индекс плотности – относительная плотность (только для песков)

Слабоуплотнённые

Среднеуплотненные

Сильноуплотнённые

7. Основные физические и производные характеристики грунтов

Фазовые характеристики характеризуют физическое состояние грунтов. Фазовые характеристики бывают основные (удельные вес, удельный вес частиц, влажность), которые определяют лабораторным путем, и производные (удельный вес сухого грунта, пористость, коэффициент пористости), определяемые с использованием основных.    

Удельный вес – вес единицы объема грунта с водой в его порах (зависит от влажности и мин. состава)

Удельный вес частиц грунта– отношение веса частиц скелета (получаемого испарением воды) к занимаемому ими объему(зависит от минералогического состава).

Относительная весовая влажность (w) – отношение веса воды к весу скелета.

Удельный вес сухого грунта – вес единицы объёма грунта без воды в его порах.  

Оптимальная весовая влажность—такая при которой с минимальными затратами труда достигаем максимальной степени уплотнения грунта.  

Пористость грунта – отношение объема пор ко всему объему грунта.  

Коэффициент пористости – отношение объема пор к объему скелета грунта. По нему судят о несущей способности грунта и о его строительных св-вах.

Характеристики физического состояния грунтов.

Для песчаных грунтов:

Полная молекулярная влагоемкость – это влажность песка, при которой все поры заполнены водой.

Степень влажности (индекс влажности, коэф водонасыщения) – отношение естественной влажности к полной влагоемкости.

Для глинистых грунтов:

Пластичность – способность его деформироваться под воздействием внешнего давления без разрыва сплошности масс  и сохранять принятую форму после приложения усилия.

Предел раскатывания– влажность нижнего предела пластичности, т.е. та влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в твердое и наоборот.

Предел текучести– влажность верхнего предела пластичности, т.е. влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее и наоборот.

8.Классификационные показатели грунтов: гранулометрический состав, плотность сыпучих грунтов, число пластичности и консистенция глинистых грунтов.

Классификационные показатели грунтов применяются для отнесения грунтов к той или иной категории поведения их при возведении на них сооружений. К классификационным показателям относятся: вещественный состав (гранулометрический и минеральный), характеристики физического состояния (плотность для песчаных и консистенция для глинистых) грунтов.

Гранулометрическим составом грунта называют относительное содержание групп частиц или фракций грунта различной крупности, выраженное в процентах от общей массы абсолютно сухого грунта. Для его определения проводится гранулометрический анализ, состоящий в разделении навески грунта на составляющие его фракции частиц и обломков (от самых крупных, до очень мелких, размером тысячные доли мм) и последующем определением процентного содержания каждой фракции к массе навески.

Классификация грунтов по гранулометрическому составу, включает в себя три типа — крупнообломочный, песчаный и глинистый

Под пластичностью глинистых грунтов понимают их способность изменять форму без разрыва их сплошности и не восстанавливать её после снятия нагрузки. Пластичность зависит от содержания глинистых частиц. Чем больше содержание глинистых частиц в грунте, тем в большой степени он обладает пластичностью. Для каждого из глинистых грунтов характерно свое примерное содержание глинистых частиц (d<0,005мм): супесь 3....10%; суглинок 10....30%; глина >30%.

Для глинистых грунтов характерно изменение объема при изменении влажности — уменьшение объема при высыхании — усадка и увеличение объема при увлажнении (впитывании воды) — набухание.

При высыхании глины её объем по достижению некоторого предельного значения доли не уменьшается, хотя влага продолжает испаряться. Влагоемкость грунта в этом состоянии называется границей усадки (W_s). В верхних слоях грунта, испытывающих усадку, могут возникать трещины, свидетельствующие о появлении растягивающих усилий (напряжений), так как более глубокие слои медленнее теряют воду и медленнее сжимаются, чем верхние.

Плотность сыпучих (песчаных) грунтов, имеющая первостепенное значение для оценки их как оснований сооружений, она оценивается специальными испытаниями: 1) лабораторными — по коэффициенту пористости и по относительной плотности; 2) полевыми — зондированием (динамическим и статическим) в месте непосредственного замечания грунтов.

Лабораторными испытаниями — по коэффициенту пористости пески подразделяются на плотные, средней плотности и рыхлые:  Для характеристики плотности сложения песчаного грунта используются степень плотности сложения или коэффициент относительной плотности сложения: I_D=(l_max-l)/(l_max-l_min), По величине I_D пески подразделяют на слабоуплотненные I_D=0...0,33; среднеуплотненные I_D=0...0,33... 0,66 и сильноуплотненные I_D=0...0,66... 1.

Полевыми испытаниями — зондированием определяется относительная уплотненность грунтов. Способ статического зондирования — вдавливание в грунт стандартного конуса (Ø-36мм, площадь основания 10см², L при вершине 60⁰) и определение предельного сопротивления по динамометру.