Лабораторная работа № 5 "Показатели физических свойств грунта" Плотность сухого грунта

Плотностью сухого грунта _d называют отношение массы сухого грунта с ненарушенной структурой (исключая массу воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объему (с сохранением пор).

Численно плотность сухого грунта равна отношению массы твердых частиц к объему всего грунта: .

Плотность сухого грунта характеризует концентрацию частиц в единице объема грунта, находящегося в ненарушенном сложении, что позволяет косвенно судить о степени прочности, сжимаемости и других свойствах грунта в его естественном залегании.

Значения плотности сухого грунта для большинства грунтов изменяется в пределах от 1.3 до 1.85 г/см³ и определяется по формуле , где w – естественная влажность грунта в долях единицы.

Плотность частиц грунта

Плотность частиц _s – это отношение массы сухого грунта к объему твердой части этого грунта: .

Плотность частиц косвенно характеризует минеральный состав грунта. Для большинства песчано-глинистых грунтов она колеблется в пределах 2.5-2.8 г/см³. Высокие значения связаны с содержанием в грунте тяжелых глинистых минералов типа каолинита, монтмориллонита; низкие значения обусловлены наличием органических примесей (торфа, гумуса). На величину плотности частиц влияют также растворимые соли, содержащиеся в грунтах.

Ниже приведены средние значения плотности частиц наиболее распространенных видов грунтов.

Грунт _s, г/см³

Пески 2.66

Супеси 2.70

Суглинки 2.71

Глины 2.74

Лессы 2.68

Торф 0.60

Плотность частиц является расчетной характеристикой и применяется в грунтоведении для расчета пористости и коэффициента пористости, а также как классификационный показатель.

Пористость

Пористость характеризует объем всех пустот в грунте. Различают макро- и микропористость, т.е. поры, различимые невооруженным глазом, и поры, видимые только при большом увеличении.

Пористость зависит от минерального и гранулометрического состава, а также от условий формирования грунта.

Для удобства расчетов в грунтоведении применяют два показателя пористости грунтов: абсолютную пористость n и коэффициент пористости е.

Так как объем всего грунта складывается из объема твердых частиц (скелета) и объема пор, нетрудно найти зависимости между этими показателями.

Абсолютная пористость – это отношения объема пор к объему всего грунта, выраженное в процентах.

Коэффициент пористости – это отношение объема пор к объему твердых частиц в долях единицы.

Обозначив объем твердых частиц V_т, а объем пор V_п, получим физическое выражение абсолютной пористости и коэффициента пористости: .

Относительная влажность

При различной пористости грунта одно и то же количество влаги может занимать небольшой объем пор, и тогда грунт будет слабовлажный или может заполнять все поры (в случае малой пористости), и тогда грунт будет водонасыщенный. Свойства и поведение его в обоих случаях будут различны. Поэтому, кроме абсолютной влажности, необходимо определить относительную влажность.

Относительная влажность или степень влажности Sr характеризует степень заполнения пор водой, т.е. содержание воды в грунте по отношению к объему пор.

Численно степень влажности рассчитывается по формуле:

S_R = (W p_s) / e p_w

причем влажность и пористость берутся в долях единицы.

В соответствии с ГОСТом 25100‑82 существует классификация грунтов по степени влажности.

Маловлажные 0<S_r<0.5

Влажные 0.5<S_r<0.8

Водонасыщенные 0.8<S_r

Точность расчетов следующая: плотность, плотность сухого грунта, плотность частиц грунта – до сотых; пористость – до сотых долей процент; коэффициент пористости – до тысячных; степень влажности – до сотых.

Полученные расчетные характеристики заносят в журнал.

ПРИМЕР ЖУРНАЛА РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ПОРИСТОСТИ И СТЕПЕНИ ВЛАЖНОСТИ.

Естествен. влажность W	Плотность частиц грунта s, г/см3	Плотн. грунта  г/см3	Плотн. сухого грунта г/см3	Пористость %, n	Коэф. порист. е	Степень влажн. Sr	Класс грунта по степени влажн.