Основные физические характеристики дисперсных грунтов

Грунт можно представить в виде трехфазной системы:

- твердая фаза, имеющая массу m₁ и объем V₁;

- жидкая фаза с m₂ и V₂;

- газообразная фаза с m₃ и V₃

Отсюда можно определить физические характеристики грунта

Естественная плотность или г/см³ (т/м³).

- плотность твердых частиц. г/см³ (т/м³);

W – влажность природная – отношение массы воды к массе твердых частиц W = ;

γ_II – удельный вес. γ_{II = *} g , где g – линейное ускорение силы тяжести (9,81 м/с²).

- плотность сухого грунта. = ;

= г/см³ (т/м³).

n - пористость, отношение объема пор к общему объему грунта

n = ;

е – коэффициент пористости, отношение объема пор к объему твердых частиц.

е = ; е = ; е = ;

γ_II – удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды.

γ_II = g, , где - плотность воды. ( _W = 1 т/м³).

S_r - коэффициент водонасыщения, представляет степень заполнения пор водой. S_r = ;

S_r = (изменяется от 0 до 1).

W_p - влажность на границе раскатывания, характеризует верхний предел пластичности (граница перехода из твердого состояния в пластичное).

W_L – влажность на границе текучести, характеризует нижний предел пластичности (граница перехода из пластичного состояния в текучее).

I_p – число пластичности, I_p = W_L - W_p. По числу пластичности определяют наименование разновидности глинистого грунта:

I_p = 0,01-0,07 – супесь;

I_p = 0,07-0,17 - суглинок;

I_p > 0,17 – глина (по ГОСТ 25100-95 значения I_p увеличены на 100).

I_L – показатель текучести, определяет пластичность грунта.

I_L = - изменяется от < 0 до > 1.

При этом: I_L < 0 – грунт твердый;

I_L = 0-0,25 – полутвердый;

I_L = 0,25-0,5 – тугопластичный;

I_L = 0,5-0,75 – мягкопластичный;

I_L = 0,75-1,0 – текучепластичный;

I_L > 1 – текучий.

Основные физические характеристики грунтов определяют в лабораторных или полевых условиях экспериментально на базе проб грунта, отобранных пробоотборниками непосредственно из того или иного напластования.

Естественную плотность определяют для дисперсных грунтов (глинистые и песок) методом режущего кольца – вырезается образец из пробы стандартным цилиндрическим кольцом, взвешивается и вычисляется объем кольца по внутреннему диаметру и высоте.

Для грунта негеометрической формы применяют метод парафинирования – образец взвешивают, парафинируют, затем определяют его объем по объему вытесненной воды.

Влажность грунта определяют отбором пробы грунта в бюкс (металлический стакан с крышкой), который взвешивают без грунта, взвешивают с грунтом, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 105^о С в течение 4 -5 часов до постоянного веса пробы. Далее, бюкс с сухим грунтом взвешивают. Разница между первым и вторым взвешиванием дает величину массы воды, а разница между массой бюкса и бюкса с сухим грунтом, дает массу сухого грунта (массу твердых частиц).

Песчаные грунты характеризуют по крупности при определении гранулометрического состава.

Гранулометрический состав – это весовое содержание в нем зерен различной крупности, выраженное в процентах по отношению к массе сухой пробы, взятой для анализа.

Определение выполняют следующим образом:

1. Взвешивают на весах 100г песка.

2. Собирают сита с диаметром отверстий 2мм, 0,5мм, 0,25мм и 0,1мм в колонку. Высыпают навеску грунта на верхнее сито и закрывают его.

3. Пробу грунта просеивают ручным способом.

4.Фракции, оставшиеся на ситах, взвешивают с точностью до 0,01 г. Расчет процентного содержания фракций Х производится по формуле:

Х = , где

а – масса фракций, г;

а_о – полная навеска,г.