- •Конспект лекцій з навчальної дисціпліни “грунтознавство”
- •1.Склад і будова грунтів
- •1.1 Тверда компоненту грунту
- •1.1.1. Підрозділ твердої компоненти грунту за мінеральним складом
- •1.1.2 Органічна речовина і органо-мінеральні комплекси
- •1.1.4. Розмір, морфологічні особливості і кількісне співвідношення елементів твердої компоненти грунту
- •1.1.5. Взаємозв'язок мінерального складу і дисперсності грунтів
- •1.2. Рідка компоненту грунту
- •1.2.1. Класифікація видів води в грунтах
- •1.2.2. Зв'язана вода
- •1.2.3. Вільна вода
- •1.2.4. Природна вогкість грунтів і її вплив на їх властивості
- •1.3. Газова компоненту грунту
- •1.3.1. Склад газів в грунтах
- •1.3.2. Стан газів в грунтах
- •1.4. Жива компоненту грунту
- •1.4.1. Макроорганізми в грунтах
- •1.4.2. Мікроорганізми в грунтах
- •1.5. Грунт як багатокомпонентна система
- •1.5.1. Взаємодії компонент грунту
- •1.5.2. Структурні зв'язки в грунтах
- •1.5.3. Структура і текстура грунтів
- •2. Властивості грунтів
- •2.1. Фізичні властивості грунтів
- •2.1.1. Щільність грунтів
- •2.1.2. Проникність грунтів
- •2.1.3. Теплофізичні властивості грунтів
- •2.1.4. Електричні властивості грунтів
- •2.1.5. Магнітні властивості грунтів
- •2.2. Физико-хімічні властивості грунтів
- •2.2.1. Розчинність грунтів
- •2.2.2. Адсорбційні властивості грунтів
- •2.2.3. Електрокінетичні і осмотичні властивості грунтів
- •2.2.4. Корозійні властивості грунтів
- •2.2.5. Налипання грунтів
- •2.2.6. Пластичність грунтів
- •2.2.7. Набрякання грунтів
- •2.2.8. Усідання грунтів
- •2.2.9. Капілярні властивості грунтів
- •2.2.10. Водоміцність грунтів
- •3. Характеристика основних типів грунтів
- •3.1. Класифікація грунтів
- •3.3.1. Види класифікацій
- •3.3.2. Загальна класифікація грунтів
- •3.2.Скельні грунти
- •3.2.1. Магматичні грунти
- •3.2.2. Метаморфічні грунти
- •3.2.3. Осадові зцементовані грунти
- •3.2.4. Штучні скельні грунти
- •3.3. Дисперсні грунти
- •3.3.1. Уламкові (незв'язні) грунти
- •3.3.2. Глинисті і пильоватиє (лесові) грунти
- •3.3.3. Сапропелево-торф'яні грунти
- •3.3.4. Штучні грунти
- •4. Масиви грунтів
- •4.1. Загальні відомості про масиви грунтів
- •4.2. Чинники, які визначають інженерно-геологічні властивості масиву
- •4.3. Характеристики масиву
- •4.3.1. Неоднорідність
- •4.3.2. Анізотропія
- •4.3.3. Тріщинуватість
- •4.3.4. Звітрелість
- •4.3.5. Обводневість
- •4.3.6. Напружений стан
2. Властивості грунтів
2.1. Фізичні властивості грунтів
2.1.1. Щільність грунтів
Щільність - фізична властивість ґрунтів, яка кількісно оцінює відношення їх маси до об'єму. При інженерно-геологічних дослідженнях використовуються наступні показники: щільність твердих частинок, щільність ґрунту, щільність кістяка ґрунту, щільність водонасиченого ґрунту, щільність сухого ґрунту.
Щільність твердих частинок. Щільність. твердих частинок (твердої компоненти, твердої фази) ґрунту називається маса одиниці їх об'єму. Чисельно вона дорівнює відношенню маси твердої компоненти ґрунту до її об'єму. Одиницею вимірювання в системі СІ є кг/м3.
Щільність твердих частинок визначається мінеральним складом і присутністю органічних і органо-мінеральних речовин, і є середньозваженою щільністю цих компонент ґрунту. Відповідно до щільність найпоширеніших породоутворюючих мінералів, щільність твердих частинок більшості ґрунтів змінюється від 2,50 до 2,80 г/см3. Вона збільшується зі збільшенням вмісту в ґрунтах важких мінералів. Тому у основних і ультра основних порід щільність твердих частинок істотно вище (до 3,00 - 3,40 г/см3), ніж у кислих (у гранітів 2,63 - 2,75 г/см3). Наявність органічних речовин знижує її, оскільки їх щільність невелика в порівнянні з мінеральною компонентою (густина гумусу 1,25 - 1,40 г/см3). Саме тому щільність твердої компоненти торфів і заторфованих ґрунтів істотно нижче в порівнянні з мінеральними ґрунтами.
Щільність твердих частинок окремих типів дисперсних ґрунтів, домішок органічних речовин і солей, є величиною достатньо постійної. Її середнє значення для пісків 2,66, пісковин - 2,70, суглинків - 271 і глин - 2,74 г/см3.
Щільність твердих частинок використовується при розрахунку показників властивостей ґрунтів, зокрема, пористості і коефіцієнта пористості; тому на точність її визначення необхідно звертати увагу.
Щільність ґрунту, або щільність вологого ґрунту - маса одиниці об'єму ґрунту з природною вологістю до природного стану. Щільність ґрунту залежить від мінерального складу, вологості і характеру складання (пористості) ґрунтів: із збільшенням вмісту важких мінералів щільність гранта збільшується, а при збільшенні вмісту органічних речовин - зменшується; із збільшенням вологості щільність зростає; максимальною при даній пористості вона буде у разі повного заповнення пір водою; із збільшенням пористості щільність ґрунту зменшується.
Щільність значної частини осадових порід (піщаних, глинястих, пилуватих, карбонатних і ін.) залежить від їх пористості і вологості і набагато у меншій мірі - від мінерального складу. Це пояснюється широкими межами зміни, пористості (відповідно вологості і газонасиченості) цих порід, різкою відмінністю щільності твердої, рідкої і газоподібної складових і порівняно постійною щільністю найбільш розповсюджених породоутворюючих мінералів.
Щільність магматичних, метаморфічних і значної частини хемогенних порід в основному визначається їх мінеральним складом. Дисперсних ґрунтів (глинястих, лесових, піщаних і крупноуламкових) коливається від 1,30 до 2,20 г/см3. Ґрунти, що характеризуються наявністю жорстких зв'язків кристалізацій між частинками, мають більшу щільність, яка при малій пористості наближається до щільності твердих частинок ґрунту. Для магматичних порід в межах 2,50 - 3,40 г/см3 (вона зростає від кислих порід до основних і ультраосновних), аргілітів і алевритів - 2,20 - 2,50 г/см3, вапняків - 2,40 - 2,60 г/см3, мергелів - 2,10 - 2,60 г/см3, пісковиків - 2,10 - 2,60 г/см3.
Щільністю кістяка ґрунту, або сухого ґрунту, називають масу твердої компоненти в одиниці об'єму ґрунту при природній (непорушеній) структурі. Її значення змінюється у більш вузьких межах у порівнянні з щільністю ґрунту оскільки вона залежить тільки від мінерального складу і характеру складання (пористості) ґрунту. Чим нижче пористість і вище вміст важких мінералів в ґрунті, тим вище щільність кістяка. В дисперсних ґрунтах, що не містять значних домішок органічних речовин, щільність кістяка ґрунту практично залежить тільки від характеру його складання.
Щільність кістяка ґрунту (ρd) визначається експериментально або частіше обчислюється по величинах щільності ґрунту (ρ) і його вологості (W), в частках одиниці.