Учитывая, что грунт представляет собой сложную дисперсную среду, состоящую из минœеральных 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 определœенность только в том случае, в случае если указывается точно, о плотности каких фаз грунта идет речь.

Плотность частиц грунта ρ s представляет собой отношение массы твердой части сухого грунта m s (исключая массу воды в его порах) к его объёму 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 минœерального состава и присутствия органических и органоминœеральных веществ, в связи с этим 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 ρ w представляет собой отношение массы влажного грунта m w к его объёму V w:

Плотность сухого грунта ρ d представляет собой отношение массы сухого грунта m d (исключая массу воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объёму, который включает в себя объём имеющихся в данном грунте пор:

Эти параметры используются для характеристики физических свойств грунтов и в динамических расчетах оснований сооружений.

Для инженерных геотехнических расчетов, связанных, в частности, с определœением 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 объёму 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 объёму его твердой части.

Удельный вес влажного грунта γ w - отношение веса влажного грунта ко всœему занимаемому этим грунтом объёму.

Удельный вес сухого грунта γ d - отношение веса сухого грунта (скелœета) к занимаемому этим грунтом объёму, включая поры.

Плотность и удельный вес связаны между собой несложным соотношением. Так, при значении плотности частиц грунта р s = 2,71 т/м3, удельный вес частиц этого же грунта γ s = 10 р s = 27,1 кН/м 3 .

Определœение удельного веса состоит из двух базовых операций: определœения объёма некоторого количества грунта и определœения веса этого объёма грунта.

Определœение объёма образца (монолита) непористой скальной породы осуществляется путем погружения образца в воду и определœения объёма вытесненной при этом воды.

Определœение объёма образца глинистого грунта путем непосредственного погружения его в воду невозможно, существует реальная опасность, что глинистый образец либо распадется, либо разбухнет, поглощая воду. По этой причине образец глинистого грунта перед погружением в воду предварительно парафинируют, ᴛ.ᴇ. 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 определœения объёма чистого грунта крайне важно из найденного общего объёма запарафинированного грунта вычесть объём, 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, к примеру цилиндрическую, и его последующего взвешивания. На практике для определœения 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 объёмом 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. Определœение 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.

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.

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.

Знать свойств почвы, необходимо при проведении любых работ: от копания огорода до сложных строительных процессов. Удельный вес грунта – один из первых показателей, с которым мы сталкиваемся. Его необходимо отличать от плотности. Рассчитывая его, делят вес вещества на его объем, а формула плотности: массу делят на объем. Разные системы применяют разные единицы измерения, внесистемная единица– Г/ см³.

Зависимость от состава

У минералов он, обычно, в диапазоне от 2,5 до 2,8 Г/ см³. С увеличением тяжелых минералов растет и вес грунта. С органическими веществами, наоборот: чем их больше, тем он меньше.

Влияние и роль воды

Перед проведением расчетов необходимо установить объем и его взвесить. Это определяется с помощью погружения в воду.

Существенное влияние на расчет имеет наличие воды в составе, то есть влажность. По этому показателю различают две группы: влажные глинистые и сухие несвязные сыпучие. У 1 группы вес грунта в кН/м³ бывает от 19,5 до 21,0. У 2 группы от 15,8 до 16,5 кН/м³.

Посмотрите видео: ТИПЫ ГРУНТА. АНАЛИЗ ПОЧВЫ.

Нужно определить объемный вес грунта. Все мы что-то копаем, роем, вывозим, привозим… Всегда требуется определить хотя бы нужный тоннаж заказываемой машины, чтобы не попасть впросак.

Грунт перевозится довольно часто. Как определить его объемный вес (ОВ)? Этот вопрос и рассмотрим.

Для начала надо уяснить себе, чем ОВ отличается от УВ (удельного веса), похожую задачку с песком мы решали .

Удельным весом грунта будет называться отношение его объема к массе его твердых частичек, которые высушены при Т=100-105°С.

Нужно помнить, что УВ зависит от:

• минералогического состава;
• количества органических веществ;
• отсутствия (либо наличия) всевозможных растительных остатков.

Зачем нам нужно знать УВ? Эта величина понадобится при определении ОВ. Таблица удельных весов наиболее встречаемых грунтов выглядит вот так.

Теперь, зная эти цифры, можно приступать к определению объемного веса грунта, т.е. в единице объема.

Основной фактор, который влияет на этот параметр — влажность. В зависимости от нее объемный вес грунта разделяется на 2 вида.

1. Сухой.
2. Влажный.

На это обстоятельство следует обращать внимание.

Порой такие мелочи вносят ошибку в расчеты.

ОВ сухого материала вычисляется по формуле:

Что касается ОВ влажного материала, он вычисляется вот так:

Конечно, застройщик-любитель этими формулами пользоваться не будет. Ему нужно подсчитать все быстро и без лишней головной боли.

Искомые усредненные значения объемного веса влажного грунтового материала можно брать из этой таблицы.

Как видим, необходимо учитывать пористость материала. Грунт — это очень сложная, многогранная и дисперсная среда, состоящая из многих слагаемых. Каких именно?

• Твердых минеральных частиц.
• Пустот (порового пространства, которое обычно заполнено воздухом и водой).

Точные подсчеты по вычислению его ОВ порой весьма затруднительны. Впрочем, рядовому застройщику это и не нужно. Достаточно взять усредненные данные и подставить их в свои расчеты.

Грунтами в строительстве называют горные породы и почвы, представляющие собой сложное тело, состоящее из минеральных частиц и органических примесей. Свойства и качество грунта влияют на устойчивость земляных сооружений, трудоемкость разработки и стоимость работ. При выборе наиболее эффективного способа производства работ необходимо учитывать следующие основные характеристики грунтов: плотность, влажность, сцепление, размываемость, разрыхляемость и угол естественного откоса. Важными показателями являются также влагоемкость, водопроницаемость, водоудерживающая способность и размываемость грунтов.

Плотностью (или объемной массой) называется масса 1 м3 грунта в естественном состоянии в плотном теле. Средняя или насыпная плотность песчаных грунтов составляет 1,6-1,7 т/м3, глинистых - до 2,1 т/м3, скальных - до 3,3 т/м3.

Влажностью называется степень насыщения пор грунта водой, которую определяют отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта и выражают в процентах. При содержании воды до 5% грунты относятся к сухим, влажные грунты содержат до 30% воды, в мокрых содержится более 30% воды.

Сцепление определяют начальным сопротивлением грунта сдвигу; сцепление зависит от вида грунта и его влажности. Сила сцепления для песчаных грунтов составляет 0,003-0,05 МПа, для глинистых - 0,005-0,2 МПа. От плотности и сцепления в основном зависит производительность землеройных машин.

Размываемость грунта обусловливается уносом его частиц текучей водой из земляных сооружений. Скорость движения воды по песчаному грунту допускается для мелких песков 0,15 м/с, для крупных - 0,8 м/с, по плотным глинистым грунтам - до 1,8 м/с.

Разрыхляемость грунта - нарушение естественной структуры при его разработке, сопровождаемое увеличением в объеме. Степень разрыхления грунта определяется коэффициентом первоначального разрыхления, представляющим собой отношение объемов грунта в разрыхленном и естественном состояниях. Для глинистых грунтов коэффициент первоначального разрыхления составляет 1,24-1,32, для песков - 1,08-1,28, суглинков и супесков - 1,08-1,32. Более плотные грунты, включая скальные, дают большее увеличение объема - до 50%. При расчете транспортных средств для перевозки грунта, определении производительности землеройных машин, проектировании кавальеров и т. д. необходимо учитывать коэффициент первоначального разрыхления. Принято все подсчеты, связанные с земляными работами, выполнять для грунта естественной (природной) плотности - «в плотном теле».

Разрыхленный грунт, длительное время пролежавший в насыпи, подвержен самоуплотнению за счет действия веса верхних слоев на нижние и от действия атмосферных осадков. Плотность грунта, пролежавшего в насыпи более четырех месяцев, а также грунта, подвергавшегося механическому уплотнению, определяется лабораторным путем. Если объем грунта на объекте не превышает 1000 м3, при расчетах пользуются коэффициентом остаточного разрыхления, приводимым в справочниках (например, для песчаных грунтов он составляет 1,01-1,025, глин - 1,04-1,09, суглинков - 1,015-1,05).

В зависимости от трудности и трудоемкости разработки грунтов механизированным способом мерзлые и не мерзлые грунты делят на группы. Грунты минерального происхождения по своему составу, прочности и трудности разработки делятся на скальные, конгломераты и нескальные.

Устойчивостью земляных сооружений называется их способность сохранять проектную форму и размеры и обусловливается равновесием масс под воздействием внешних и внутренних сил. Устойчивость зависит от угла естественного откоса грунта, который образуется плоскостью откоса с горизонтальной плоскостью поверхности грунта (величина угла естественного откоса определяется опытным путем). Связность грунтов изменяется в зависимости от их влажности и характеризуется углом естественного откоса, т. е. углом, который образуется откосом свободно насыпанного грунта и горизонтальной плоскостью. В зависимости от числа пластичности связные грунты делятся на супесь, суглинок и глину.

Рис. 5. :
а - насыпи; б - выемки; Н - высота откоса; l - проекция откоса на горизонтальную плоскость; α - крутизна откоса