Занятие 2 Основные показатели физических свойств дисперсных грунтов

Грунт- горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека /ГОСТ 25100-95/.

В грунтоведении выделяют скальные, полускальные и дисперсные грунты.

Грунты скальные и полускальные - грунты состоящие из кристаллитов и минералов, имеющих жесткие связи кристаллизационного и цементационного типов.

Грунт дисперсный - грунт состоящий из отдельных минеральных частиц, зерен, разного размера, слабосвязанных между собой.

Дисперсные грунты в обычном, не мерзлом состоянии, можно представить как трехкомпонентную систему, которая включает в себя твердый, жидкий и газообразный компоненты. Каждый компонент обладает массой и объемом, которые обозначаются соответственно:

m _т масса твердой минеральной части породы;

m_ж масса воды, полностью или частично заполняющей поры, трещины и пустоты в грунте;

m _г масса газа, содержащегося в грунте;

V_т объем твердой минеральной части породы;

V_ж объем воды;

V_г объем газа;

Масса компонентов измеряется в килограммах, граммах, объем - в кубических метрах, сантиметрах.

Основные физические свойства грунтов характеризуют следующие показатели.

Плотность грунта.

Характеризуется массой единицы объема грунта при естественной влажности и пористости. Единицы измерения кг/м³, т/м³ , г/ см³

Численно, для практических целей плотность грунтов определяется по формуле: ( 1 )

Плотность дисперсных грунтов непостоянна и изменяется в зависимости от количества содержащейся в ней воды. Определяется опытным путем либо методом режущих колец, либо методом наращивания (ГОСТ 5182-78).

Плотность частиц грунта.

Характеризует массу твердых частиц в единице объема. Измеряется в т/м³, г/см³, определяется по формуле:

( 2 )

Определяется в лаборатории пикнометрическим методом (ГОСТ 5181-78).

Плотность сухого грунта (плотность скелета грунта)

Характеризуется массой единицы объема минеральной части грунта естественного сложения, _d , г/см³. Практически это минимальная плотность грунта, зависящая от пористости породы. В общем случае плотность сухого грунта выражают соотношением:

( 3 )

Практически _d обычно вычисляется по формуле:

, (4)

где W- влажность породы, %

Влажность.

Влажность характеризуется количеством воды, заполняющей поры грунта в условиях его естественного залегания. Влажностью называется отношение количества воды к массе твердых частиц (массе абсолютно сухой породы). Абсолютно сухим называется грунт, высушенный при температуре 105-107⁰ C до постоянной массы. Методика определения влажности стандартизирована. Измеряется влажность в % либо в долях единицы.

х 100% ( 5)

Коэффициент водонасыщения

Коэффициент водонасыщения или относительная влажность - это отношение объема воды в породе к объему пор, она выражается в долях единицы и называется еще степенью влажности. Характеризует степень заполнения объема пор водой.

( 6) где ρ_w - плотность воды, принимаемой равной 1 г/см³

Пористость.

Пористость - это суммарный объем всех пор в единице объема породы независимо от их величины, заполнения и характера взаимосвязи. Она характеризуется двумя показателями.

Пористость , определяется как отношение объема пор в породе ко всему занимаемой породой объему, выраженное в процентах

( 7 )

Коэффициент пористости, выражает отношение объема пор в породе к объему, занимаемому только твердой, минеральной частью породы, дол. Ед.:

( 8)

Пластичность грунтов.

Пластичность- это способность некоторых пород изменять свою форму- деформироваться без разрыва сплошности - под влиянием внешнего воздействия и сохранять эту форму после прекращения этого воздействия. Пластичностью обладают только глинистые породы, лессы и лессовидные породы, глинистые мергели и мел. Пластичность наблюдается в определенном для каждой породы интервале влажности и зависит от гранулометрического состава, количества растворимых в воде солей, минерального состава тонкодисперсной части породы с размером частиц менее 0,002 мм. Любая глинистая порода в зависимости от содержания в ней влаги может быть в твердом, пластичном и текучем состоянии.

Влажность на границе текучести (верхний предел пластичности) это значение влажности W_L , при котором порода переходит из пластичного состояния в текучее:

х100% ( 9 )

Влажность на границе раскатывания (нижний предел пластичности) W_P это значение влажности при котором порода переходит из пластичного состояния в твердое :

х 100% ( 10 )

где m^L _ж и m^P _ж- масса воды в грунте на границах текучести

и раскатывания.

Значения определяют в лаборатории по ГОСТ 5180

Число пластичности - разность влажностей, соответствующих двум состояниям грунта на границе текучести и на границе раскатывания.

( 11 )

Число пластичности является классификационным показателем. Если I_P >17%, порода высокопластична - глина. При I_P = 7-17% порода среднепластична - суглинок, если I_P < 7%, то порода слабопластична - супесь.

Показатель текучести (показатель консистенции)- отношение разности влажностей, соответствующих двум состояниям грунта: естественному и на границе раскатывания к числу пластичности:

(12 )

Показатель текучести также классификационный показатель

Задание.

Исходные данные для выполнения задания помещены в приложении 1.

1.Вычислить показатели (1)-(12).

2.Используя результаты вычисления по формулам (11), (12) классифицировать грунты, охарактеризовать их состояние.