2. Состав, строение. Физические свойства и состояние грунтов.

Состав, строение грунтов.

Грунты состоят из твердых минеральных частиц («скелет» грунта), воды и воздуха и, таким образом, представляют собой (при положительной температуре) трехфазную систему (Слайд).

Все грунты различаются между собой многими признаками. Для механики грунтов наиболее важными являются их физические и механические свойства. Количественные показатели свойств грунтов называют характеристиками. Основные из этих характеристик определяют опытным путем в лаборатории или в полевых условиях, остальные вычисляют затем по найденным основным характеристикам.

Основными характеристиками физических свойств грунтов служат: гранулометрический состав, удельный вес грунта природного сложения, удельный вес частиц грунта, влажность, границы раскатывания и текучести.

Гранулометрический состав характеризует содержание по массе групп частиц (фракций) грунта различной крупности по отношению к общей массе абсолютно сухого грунта. В зависимости от содержания в грунте частиц разных размеров определяют степень неоднородности гранулометрического состава. Степень неоднородности гранулометрического состава не может быть меньше единицы и практически не бывает больше 200.

Гранулометрический состав - количественное соотношение частиц различной крупности в дисперсных грунтах, определяется по ГОСТ 12536 –Методы лабораторного определения гранулометрического состава.

Степень неоднородности гранулометрического состава C_u - показатель неоднородности гранулометрического состава. Определяется по формуле

(1.1)

где d₆₀, d₁₀ - диаметры частиц, мм, меньше которых в грунте содержится соответственно 60 и 10 % (по массе) частиц.

Число пластичности I_p - разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести W_L и на границе раскатывания W_p, W_L и W_p определяют по ГОСТ 5180 – Методы лабораторного определения физических характеристик.

Удельным весом грунта природного сложения у называют отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому этим грунтом объему, включая поры, умноженное на ускорение свободного падения g, равное 9,81 м/с². Удельные веса нескальных грунтов природного сложения, встречающихся в строительной практике, имеют значения от 15 до 22 кН/м³. Разные грунты имеют удельные веса частиц, мало отличающиеся между собой.

Удельные веса частиц песков составляют от 26,5 до 26,8 кН/м³, супесей и суглинков — от 26,0 до 27,0 кН/м³ и глин — от 26,0 до 27,5 кН/м³.

Изменение влажности оказывает большое влияние на свойства глинистых грунтов, которые при этом могут переходить из твердого состояния в полутвердое, затем в пластичное и, наконец, в текучее или наоборот. Если образцу маловлажного глинистого грунта попытаться путем раскатывания придать форму проволоки, то он будет крошиться

Краткая классификация твердых частиц грунта

Поскольку, свойства грунтов в значительной степени предопределяются размерами и минералогическим составом слагающих их твердых частиц, последние принято классифицировать по размерам.

В некоторой степени учитывается и содержание глинистых минералов, так как в большинстве случаев размер частиц из таких минералов менее 0,005 мм.

Частицы крупнее 0,05 мм обычно имеют остроугольную или округлую форму, а более мелкие глинистые — пластинчатую, иногда игольчатую. Песчаные частицы подразделяются на: крупные, средние и мелкие, а пылеватые—на крупные и мелкие. Крупные частицы грунта разделяют просеиванием через сита. Частицы мельче 0,1 мм определяют по скорости падения идеализированных шарообразных частиц в воде. В этом случае размеры частиц, указанные выше, следует рассматривать как их гидравлический диаметр (по шкале Сабакина).

При использовании шкалы Стокса принимают, что глинистые частицы имеют гидравлический диаметр менее 0,002 мм.