Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Основные физические характеристики и показатели грунтов
Свойства грунтов следует характеризовать количественными показателями. Определяют характеристики на образцах грунта, отобранных в полевых условиях с сохранением природной структуры и влажности. Рассмотрим лишь те характеристики грунтов, которые определяют их физические свойства. Отобранный без нарушения структуры образец грунта единичного объема можно представить себе состоящим из объема Vs, занимаемого твердым веществом (скелетом), и объема Vn, занимаемого порами (рис.1.3, где V0 – объем грунта; Vs – объем твердой фазы, Vn – объем пор, Vв – объем воды в порах; Vг – объем воздуха (газа); m0 – масса единицы объема грунта в естественном состоянии; ms – масса твердой фазы; mв – масса воды в порах; mг – масса газа, принимаемая равной нулю.). Часть объема пор Vn может быть заполнена водой, а часть Vг – воздухом (газом).
Рис.1.3. Соотношение объемов составляющих фаз грунта
Пористость, обозначаемая буквой n, представляет собой весьма важный показатель, характеризующий соотношение между объемом скелета (твердого вещества) и объемом пор в грунте и равный отношению объема пор к объему всего образца грунта, выраженному в % . (1.5) В практике чаще пользуются показателем, называемым коэффициентом пористости, обозначаемым е и равным отношению объема пор к объему скелета . (1.6) Очевидно, что при этом можно через коэффициент пористости найти объем ms, занимаемый скелетом грунта или Vs: ; ; . . (1.7) Непосредственным путем определить объем пор в грунте не представляется возможным, поэтому определение ведут косвенным путем, через весовые показатели, полученные непосредственно в лаборатории: плотность твердых частиц грунта rs, плотность грунта естественной (ненарушенной) структуры r и природную весовую влажность w. 1. Плотность твердых частиц грунта rs равна отношению веса частиц ms к их объему Vs: . (1.8) Плотность твердых частиц зависит только от минералогического состава грунта и определяется при помощи пикнометра. Для песков rs=2, 55...2, 66 г/см3, для супесей – 2, 66...2, 68 г/см3, для суглинков – 2, 68...2, 72 г/см3, для глин – 2, 70...2, 95 г/см3. 2. Плотность грунта r естественной (ненарушенной) структуры определяется как отношение массы образца mo грунта к его объему V0: . (1.9) Плотность является важной характеристикой грунта и используется при расчетах несущей способности основания, природного давления грунта, давления грунта на подпорные стенки, устойчивости оползневых склонов и откосов. Плотность грунта зависит от его минералогического состава, пористости и влажности и обычно колеблется в пределах 1, 60...2, 1 г/см3. Меньшие значения относятся к высокопористым маловлажным грунтам, а высокие значения характерны для грунтов плотных и влажных. Плотность грунта обычно определяют взвешиванием образца, отобранного из монолита в режущее тонкостенное кольцо, или методом парафинирования образца произвольной формы. Весовая влажность грунта W – отношение веса влаги, содержащейся в порах грунта, к весу твердого вещества (скелета грунта), выраженное в %: . (1.10) Определяют весовую влажность взвешиванием образца грунта природной влажности и того же образца – после удаления влаги высушиванием при температуре +105оС. По разности весов узнают вес влаги, а высушенный грунт дает возможность определить вес скелета. Значения природной весовой влажности W различных грунтов колеблются в очень широких пределах - от единиц до сотен процентов. Высокие значения влажности свойственны малоуплотненным водонасыщенным глинистым грунтам, низкие – маловлажным крупнообломочным, песчаным и лессовым грунтам. Располагая вышеуказанными весовыми показателями для реальных грунтов, можно перейти к определению характеристик, наиболее важных для оценки свойств грунтов: плотность сухого грунта rd определяется как отношение массы твердых частиц ms к объему V0 грунта до высушивания. Численное значение плотности сухого грунта может быть найдено из выражения , (1.11) откуда определяем плотность сухого грунта . (1.12)
Значение плотности сухого грунта колеблется в пределах 1, 1...1, 6 г/см3 и зависит от плотности структуры. Если отношение объема твердых частиц к объему грунта обозначить через , (1.13) а пористость n выразить в долях единицы, то m + n = 1. (1.14) При этом , (1.15) тогда . (1.16) В расчетах чаше всего пользуются коэффициентом пористости e, который представляет собой отношение объема пор Vn к объему твердых частиц грунта Vs: . (1.17) По значению коэффициента пористости классифицируют плотность сложения песчаных грунтов (табл.1.4). Степень влажности, или коэффициент водонасыщения Sr (доли единиц) определяется по формуле , (1.18) где W – природная влажность грунта, доли единиц, e – коэффициент пористости; rs – плотность частиц грунта, г/см3; rw – плотность воды, принимаемая равной 1 г/см3. Таблица 1.4
По коэффициенту водонасыщения Sr крупнообломочные грунты и пески подразделяются на следующие разновидности: малой степени водонасыщения......... Sr=0...0, 50, средней степени водонасыщения...... свыше 0, 50 до 0, 80 включительно, насыщенные водой.............................. свыше 0, 80 до 1. При полном водонасыщении (Sr = 1) зависимость между коэффициентом пористости e и влажностью грунта W имеет вид . (1.19) Часто при оценке плотности сложения песчаных грунтов используется показатель, называемый индексом плотности (относительной плотности), который определяется по формуле , (1.20) где emax – коэффициент пористости песчаного грунта в предельно рыхлом состоянии; emin – коэффициент пористости грунта в предельно плотном состоянии; e – коэффициент пористости песчаного грунта естественного сложения. По величине JD песчаные грунты подразделяются на слабоуплотненные (рыхлые) при JD от 0 до 0, 33; среднеуплотненные (средней плотности) при JD свыше 0, 33 и до 0, 66, сильноуплотненные при JD свыше 0, 66 и до 1, 0. Лабораторным путем определяются также весьма важные характеристики глинистых грунтов: влажность на границе раскатывания, влажность на границе текучести, число пластичности, показатель текучести.
Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-06-04; Просмотров: 376; Нарушение авторского права страницы