Учитывая, что грунт представляет собой сложную дисперсную среду, состоящую из минеральных твердых частиц и порового пространства, заполненного в самом общем плане водой (поро-вой жидкостью) и воздухом, понятие плотности как физической величины также является сложным и приобретает определенность только в том случае, если указывается точно, о плотности каких фаз грунта идет речь.
Плотность частиц грунта ρs представляет собой отношение массы твердой части сухого грунта ms (исключая массу воды в его порах) к его объему V:
Обычно в качестве единицы измерения плотности частиц грунта применяют следующие единицы: кг/м 3 , г/см 3 , т/м 3 и т.д.
Плотность частиц грунтов зависит от их минерального состава и присутствия органических и органоминеральных веществ, поэтому она представляет собой средневзвешенную плотность этих частей грунта.
Плотность частиц отдельных видов дисперсных грунтов имеет следующие значения: пески — 2,65. 2,67 т/м 3 ; супеси — 2,68. 2,72 т/м 3 ; суглинки — 2,69. 2,73 т/м 3 ; глины 2,71. 2,76 т/м 3 ; торфы 1,50. 1,80 т/м 3 .
Плотность влажного грунта ρw представляет собой отношение массы влажного грунта mw к его объему Vw:
Плотность сухого грунта ρd представляет собой отношение массы сухого грунта md (исключая массу воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объему, который включает в себя объем имеющихся в этом грунте пор:
Эти параметры используются для характеристики физических свойств грунтов и в динамических расчетах оснований сооружений.
Для инженерных геотехнических расчетов, связанных, в частности, с определением природного давления и давления засыпки на подпорные стенки, используется не характеристика плотности грунта, а характеристика его удельного веса, представляющего собой отношение веса грунта к занимаемому им объему и измеряемого в Н/м 3 , кН/м 3 , мН/м 3 (система СИ).
Удельный вес частиц грунта γ s — отношение веса сухого грунта к объему его твердой части.
Удельный вес влажного грунта γ w — отношение веса влажного грунта ко всему занимаемому этим грунтом объему.
Удельный вес сухого грунта γ d — отношение веса сухого грунта (скелета) к занимаемому этим грунтом объему, включая поры.
Плотность и удельный вес связаны между собой несложным соотношением. Так, при значении плотности частиц грунта рs = 2,71 т/м3, удельный вес частиц этого же грунта γs = 10 рs = 27,1 кН/м 3 .
Определение удельного веса состоит из двух основных операций: определения объема некоторого количества грунта и определения веса этого объема грунта.
Определение объема образца (монолита) непористой скальной породы осуществляется путем погружения образца в воду и определения объема вытесненной при этом воды.
Определение объема образца глинистого грунта путем непосредственного погружения его в воду невозможно, существует реальная опасность, что глинистый образец либо распадется, либо разбухнет, поглощая воду. Поэтому образец глинистого грунта перед погружением в воду предварительно парафинируют, т.е. покрывают его слоем не пропускающего воду парафина. При парафинировании следует избегать возможного защемления воздуха (пузырьков) между грунтом и парафином.
Далее опыт проводят обычным образом, описанным ранее. Для определения объема чистого грунта необходимо из найденного общего объема запарафинированного грунта вычесть объем, занятый парафином. Объем парафина легко определяется взвешиванием образца до и после парафинирования и учетом удельного веса самого парафина, обычно близкого к 9 кН/м 3 .
Удельный вес значительных по размеру монолитов связных грунтов определяется с достаточной точностью путем непосредственного измерения монолита, которому придали правильную геометрическую форму, например цилиндрическую, и его последующего взвешивания. На практике для определения удельного веса влажного (и сухого) грунта часто используется металлическое кольцо с заостренным режущим краем диаметром до 15 см и высотой до 5. 10 см. Для отбора пробы кольцо вдавливается в грунт. Объем образца в данном случае определяется внутренним объемом цилиндра.
Удельный вес влажных глинистых грунтов обычно составляет 19,5. 21,0 кН/м 3 . Удельный вес сухих несвязных сыпучих грунтов обычно колеблется от 15,8 до 16,5 кН/м3.
Объем несвязных песчаных грунтов определяют в двух состояниях: наиболее рыхлом и наиболее плотном. Определение ведется путем укладки песка в мерную емкость, причем пески испытываются в сухом виде или под водой. Требуемая максимальная рыхлость песка достигается осторожным его насыпанием в емкость, a предельная плотность — путем тщательного его штыкования до постоянства массы или путем помещения емкости с песком на вибростол.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru
Удельный вес грунта в соответствии с ГОСТ 5180
Удельный вес грунта (или объемный вес грунта) — это отношение полного веса образца грунта к полному объему, который он занимает, включая объем пор.
Обозначается символом γ (гамма).
Единицы измерения: кН/м 3 , кН/м 3 , кгс/м 3 , тс/м 3 .
γ = ρ х g, где
- ρ — плотность грунта
- g =9,81 м/с 2 — ускорение свободного падения (иногда применяется округленно равным 10 м/с 2 )
Плотность грунта определяется:
- методом режущего кольца, в соответствии с разделом 9 ГОСТ 5180-2015
- методом взвешивания в воде, в соответствии с разделом 10 ГОСТ 5180-2015
- для мерзлого грунта методом взвешивания в нейтральной жидкости (керосин, лигроин и др.), в соответствии с разделом 11 ГОСТ 5180-2015
ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
Источник: buildingclub.ru
Физические характеристики грунтов
Одним из важнейших элементов инженерных изысканий является определение физических характеристик грунтов. Физические характеристики напрямую определяют способность грунтов служить основаниями фундаментов и потому знать их очень важно.
Если речь идет о строительстве обычного жилого дома высотой 1…3 этажа, вам понадобится минимум информации. Фактически вам необходимо будет узнать.
- какой грунт находится под плодородным слоем?
- каково сопротивления этого грунта (хотя бы приблизительно)?
- является ли грунт основания просадочным?
- является ли грунт основания пучинистым?
- однороден ли грунт в пределах пятна застройки?
Для строительства более сложных и тяжелых зданий и сооружений используют более подробные сведения о физических характеристиках грунтов. Какие именно – читайте ниже.
Плотность грунта
Плотность грунта ρ определяют экспериментально. Плотностью называют отношение массы грунта с содержащейся в нем влагой к занимаемому грунтом объему.
Плотность частиц грунта
Плотность частиц грунта – это отношение массы сухого грунта к объему, который он занимал в нормальном сложении и состоянии. Обычно обозначается как ρs. Плотность частиц составляет:
- для пылевато-глинистых грунтов – порядка 2,7 тонн на кубометр;
- для песков в среднем – порядка 2,65 тонн на кубометр.
Плотность или удельный вес грунта?
В строительной практике вместо плотности грунта часто используют характеристику удельного веса который, измеряется в Кн.м3. Удельный вес рассчитывается как ρ*g, где g – ускорение свободного падения.
Влажность грунта
Влажность ω определяется как отношение массы воды, содержащейся в грунте, к массе абсолютно сухого грунта. Измеряется в долях или процентах. Определить влажность можно только экспериментально: для этого надо взвесить грунт до и после полного высушивания.
Влажность на границе текучести
Влажность на границе текучести определяется для пылевато-глинистых грунтов. Это влажность, при которой пластичный грунт становится текучим. Обычно обозначается как ωl.
Влажность на границе пластичности
Влажность на границе пластичности также определяется для пылевато-глинистых грунтов. Это влажность, при которой твердый глинистый грунт переходит в пластичное состояние.
Гранулометрический состав грунта
Для определения гранулометрического состава грунта необходимо определить массу и массовую долю фракций – групп сходных по размерам частиц.
В рамках инженерных изысканий выделяют два типа грунтов – крупнообломочные и песчаные. Все довольно просто: к примеру, в почвоведении используется очень сложная классификация почв по гранулометрическому составу.
Для крупнообломочных грунтов необходимо определить коэффициент выветрелости, который рассчитывается по формуле:
- К1 – соотношение массы части размером менее 2 мм к массе частиц размером более 2 мм после испытания грунта во вращающемся полочном барабане;
- К0 – то же соотношение, но до испытания.
Плотность сухого грунта
Обозначается как ρd. Рассчитывается по формуле:
- ρ – плотность грунта;
- ω – влажность грунта.
Коэффициент пористости
Коэффициент пористости грунтов используется для:
- оценки плотности сложения песчаных грунтов;
- определения некоторых характеристик пылевато-глинистых грунтов;
- определения расчетного сопротивления грунтов.
Чем ниже коэффициент, тем меньше пор в грунте. Это означает, что он меньше подвержен сжатию и, как следствие, осадке под весом фундамента и наземной части здания.
Коэффициент рассчитывается по формуле:
- ρs – плотность частиц грунта;
- ρ – плотность грунта;
- ω – влажность грунта.
Эту формулу можно использовать, подставляя вместо плотности удельный вес – суть не меняется.
Степень влажности
Показатель степени влажности используется для классификации крупнообломочных, песчаных и некоторых глинистых грунтов. Он определяется как отношение природной влажности грунта к влажности грунта при его полном водонасыщении, то есть:
- ω – природная влажность грунта;
- ρs – плотность частиц грунта;
- e – коэффициент пористости грунта;
- ρw – плотность воды.
Число пластичности
Число пластичности используется для классификации пылевато-глинистых грунтов. Это интервал влажности, при котором глинистые грунты находятся в пластичном состоянии. Обозначается как lp, рассчитывается по формуле:
- ωl – влажность на границе текучести;
- ωp – влажность на границе пластичности.
Показатель текучести
Показатель текучести пылевато-глинистых грунтов используется для оценки их консистенции. Рассчитывается по формуле:
- ω – природная влажность глинистого грунта;
- ωp – влажность на границе текучести;
- lp – число пластичности.
Калькулятор для расчета параметров грунта
Поскольку считать все характеристики грунтов вручную скучно, «Усадьба» предлагает вашему вниманию калькулятор, который сделает это за вас. Вам необходимо подставить лишь те характеристики, которые определяются экспериментально. Калькулятор рассчитывает:
- плотность сухого грунта;
- коэффициент пористости;
- степень влажности;
- число пластичности (для глинистых грунтов);
- показатель текучести (для глинистых грунтов).
1 комментарий к “Физические характеристики грунтов”
Анатолий
Когда мы начинали строительство нам тоже нужно было определить характеристику грунта. Сами мы этого конечно не делали, а обратились в специальную лабораторию тут где нам сделали все необходимые исследования и по окончании дали подтверждающие документы и рекомендации какой фундамент нам лучше всего подойдет.
Источник: usadba.guru