Муфтайдинов Н.Н.

ТПГС-20(21)(Д)

Физические свойства и классификационные показатели грунтов

Сложность строения природных грунтов и влияние на них физи­ко-геологических процессов (часто весьма длительных) вызывают необходимость при оценке грунтов определять их свойства или в ус­ловиях естественного залегания, или по образцам естественной не­нарушенной структуры.

Основным отличием природных грунтов от скальных пород (мас­сивно-кристаллических) является отсутствие спайности (относитель­но малое число кристаллизационных связей) и значительная по­ристость (обусловленная их раздробленностью).

Для определения ф и з и ч е с к и х свойств грунтов (порис­тости, водонасыщенности и пр.) необходимо знать три простейших показателя:   — объемный вес грунта естественной структуры;   _уд — удельный вес твердых частиц грунта; W — природную влаж­ность грунта.

Объемный вес грунта   определяется по образцам, взятым из буровых скважин специальным прибором «грунтоносом» с мини­мальным нарушением структуры или из шурфов — особым режу­щим кольцом, и должен вычисляться с достаточной точностью (до 0,01 Г/смг), так как он является важнейшей исходной характери­стикой грунтов, без знания которой невозможно определить целый ряд показателей, входящих в уравнения механики грунтов. Величи­на объемного веса грунта обусловливается геологической историей формирования и последующего существования грунта и должна оп­ределяться по образцам ненарушенной структуры особенно тща­тельно.

Удельный вес грунта   _уд является показателем, главным обра­зом, минералогического состава данного грунта и определяется пикнометрически. Для большинства грунтов он меняется в незначи­тельных пределах — от 2,50 до 2,80 и в среднем равен для песков 2,65 и для глин — 2,70.

Влажность грунта

---

 W определяется по результатам взвешивания естественной пробы грунта и после ее полного высушивания (при 105° С).

Для уяснения применяемых в дальнейшем терминов обозначим для некоторого объема грунта: V₁—объем твердых частиц; V₂ — объем пустот (пор); g₁ — вес твердых частиц; g₂ — вес воды в порах грунта (вес воздуха по незначительности не учитываем).

Условимся далее называть объемным весом грунта отношение веса всего грунта (со всеми включениями) к его объему, т. е.

 =   .

удельным весом - отношение веса твердых частиц грунта только к их объему, т. е.

 _уд= 

влажностью грунта (весовой) - отношение веса воды к весу высу­шенного грунта (или к весу твердых частиц), т. е.

W = 

Введем дополнительные понятия: объемный вес скелета грунта   _ск - отношение веса твердых частиц ко всему объему грунта, т. е.

 _ск= 

объемный вес воды ув — отношение веса воды в некотором объеме к величине этого объема, равный

 _в = 1 Г/см³ == 0,001 кг/см³.

Отметим, что нам пришлось остановиться на приведенных эле­ментарных определениях лишь ввиду важности в дальнейшем их правильного определения.

Коэффициент пористости и коэффициент водонасыщеннвсти. Коэффициентом пористости грунта е называется отношение объема пор грунта к объему его скелета

---

, т. е.

 =   , (1-1)

 

где n — объем пор в единице объема грунта; m — объем твердых частиц также в единице объема грунта.

Очевидно, что n+m=1.

Объем твердых частиц т грунта будет равен отношению веса твердых частиц в единице объема (численно равного   _ск) к их удельному весу   _уд, т. е.

m =   .

Тогда, принимая во внимание, что n=1- m, получим

 =   . (12)

Что касается объемного веса скелета грунта   _ск, то его легко определить, учитывая, что влажность грунта W равна отношению веса воды   -   _ск к весу скелета грунта   _ск, т. е.

W=   ,

откуда объемный вес скелета грунта равен

 _ск=   . (1.3)

Здесь и в дальнейшем весовая влажность грунта W берется в долях единицы (например, W=0,20 и т. д.).

Формулы (1.2) и (1.3) позволяют определить для условий ес­тественного залегания грунтов величину их коэффициента пористос­ти - эту важнейшую характеристику природной уплотненности грунтов, играющую важную роль в механике грунтов (при расчете осадок оснований сооружений и др.).

---

Величина коэффициента пористости   для грунтов меняется в довольно широких пределах (примерно от   = 0,20 до   =1,5 и для органо-минеральных грунтов — до 2—12). Для достаточно уплотнен­ных грунтов   <1, если же   >1, то это показывает, что грунт весьма рыхлого, неуплотненного сложения, и строительство на таких грун­тах жилых зданий и промышленных сооружений требует специаль­ных мер по искусственному их упрочнению.

Отметим важное соотношение, вытекающее из определения ко­эффициента пористости. Имеем

   =   или   = 

n+m=1

Решая систему уравнений (а) относительно п и т, получим: объем пор грунта в единице его объема

n =   . (1.4)

и объем твердых частиц

m =   . (1.5)

 

Коэффициентом водонасыщенности грунтов I_в (или по СНиПу, степенью влажности С) называется отношение природной влажнос­ти W грунта к его полной влагоемкости W_п.в, соответствующей полному заполнению пор грунта водой, т. е.

I_в= 

При полном заполнении пор грунта водой влажность будет рав­на отношению веса воды в объеме пор ( 

---

   ) к весу твердых

частиц (     ), т. е.

W_п.в.=   или W_п.в.=   (б)

Подставляя полученное значение W_п.в.в выражение (1.6), полу­чим для коэффициента водонасыщенности (по СНиПу, степени влажности О) выражение

I_в=   (1.6)

Из выражения (б), полагая объемный вес воды   _в=1 Г/см³, по­лучаем новое выражение для коэффициента пористости полностью водонасыщенных грунтов:

 = W_{п.в   уд}, (1.7)

т. е. коэффициент пористости полностью водонасыщенного грунта равен произведению влажности на удельный вес.

Коэффициент водонасыщенности природных глинистых грунтов близок к единице. Однако во многих случаях вследствие наличия в грунтовой воде пузырьков газов он несколько меньше единицы, что в высокой степени сказывается на сжимаемости поровой воды. При учете сжимаемости поровой воды коэффициент водонасыщенности должен быть определен с высокой степенью точности (до 0,1%).

Несвязные (сыпучие) грунты, по классификации СНиПа, раз­деляются на следующие группы:

Маловлажные............ при I_в   0,5

Влажные............... при 0,5< I_в   0,8

Насыщенные............. при I_в 

---

Смотрите также файлы

• Ликвидации организации либо прекращения деятельности ип.docx

• Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение городского округа Королёв Московской области.doc

• Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Преображенская средняя общеобразовательная школа.docx

• .docx

• Примерная рабочая программа начального общего образования (математика).doc