Плотность грунтов



Плотность грунтов

Плотность и пористость являются важнейшими физическими свойствами грунтов, которые характеризуют их состояние.

Плотность грунта определятся соотношением массы веществ к занимаемому ими объёму. В инженерной геологии плотность грунта характеризуется несколькими показателями: плотностью твёрдых частиц грунта p/s,, плотностью грунта p, плотностью скелета грунта p/d. Плотность грунта измеряется в г/см3 или кг/м3.

Лаборатория ЖИЛЭКСПЕРТИЗА проводит эффективное исследование плотности грунта, которое может дать четкую и полную характеристику объекта, в которую будут входить:

• сопротивление грунта
• рассчитанный коэффициент уплотнения грунта
• рассчитанное удельное давление на грунт
• итоговая плотность грунта

Под плотностью твёрдых частиц p/s, (плотность грунта твёрдой фазы) имеется в виду средняя плотность органических, минеральных и органо-минеральных веществ, которые входят в состав грунта. Численно она равняется отношению объема твердых частиц грунта к их массе, то есть массе единичного объёма твёрдой составляющей грунта. Плотность грунта (его твёрдого компонента) зависит от содержания органического вещества и минерального состава. Определение плотности грунта также должно включать себя тот факт, что с увеличением содержания тяжёлых элементов показатель плотности увеличивается, а наличие органических веществ резко понижает его величину. Плотность грунта (его отдельных типов твёрдых частиц дисперсных грунтов), которые не содержат примесей водорастворимых солей и органических веществ, в принципе является величиной постоянной, и поэтому в расчетных операциях часто используются её средние значения:

• для глин — 2,74 г/см3;
• для супесей — 2,70 г/см3;
• для песков — 2,66 г/см3;
• для суглинков — 2,71 г/см3.

Отбор грунтов для исследования осуществляется специалистами нашей лаборатории, которые качественно проведут все необходимые исследования, определят коэффициент уплотнения грунта, сопротивление грунта и его плотность.

ОБРАТИТЕСЬ К СПЕЦИАЛИСТАМ

Плотность грунта p (или объёмная масса грунта, плотность влажного грунта) — масса единичного объёма грунта при его естественной влажности и ненарушенным природным сложением. Величина плотности грунта может зависеть от минерального состава, характера сложения и влажности (пористости) грунтов. Определение плотности грунта должно учитывать тот факт, что с увеличением количества примесей тяжёлых минералов плотность грунта увеличивается, а при увеличении примесей органических веществ пропорционально становится меньше. Отбор грунтов для исследования должен производиться с учетом постоянной влажности. Плотность дисперсных грунтов может варьироваться от 1,30 до 2,20 г/см3. Удельное давление на грунт также не сможет выступать постоянной величиной. Грунты, в состав которых входят жёсткие кристаллизационные и цементационные связи между частицами, будут обладать большей плотностью, которая будет приближаться к плотности твердых частиц при малой пористости.

Плотность грунта (скелета грунта) p/d — это масса твёрдых составляющих (скелета или «сухого» грунта) на единицу объёма грунта при ненарушенной (естественной) структуре. Удельное давление на грунт также будет зависеть от минерального состава и пористости грунта.

Специалисты компании «Жилэкспертиза» рекомендуют определять плотность грунта при любом виде строительства, независимо от назначения будущего объекта (укладка дороги, устройство парковочных площадок, устройство фундамента). Данный вид исследования необходим для того, чтобы сопротивление грунта и коэффициент уплотнения грунта находились в своем оптимальном значении. Кроме этого, определение плотности грунта сможет проводиться как в лабораторных, так и полевых условиях, так называемым натурным способом.

Все эти исследования смогут помочь застройщикам определиться с технологией будущего строительства и качественно выполнить свою работу.

1.2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ

1.2.1. Характеристики плотности грунтов и плотности их сложения

Одной из основных характеристик грунта является плотность. Для грунтов различают: плотность частиц грунта ρ_s — отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к объему твердой части этого грунта; плотность грунта ρ — отношение массы грунта (включая массу воды в порах) к занимаемому этим грунтом объему; плотность сухого грунта ρ_d — отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объему (включая имеющиеся в этом грунте поры). Плотность частиц песчаных и пылевато-глинистых грунтов приведена в табл. 1.2.

ТАБЛИЦА 1.2. ПЛОТНОСТЬ ЧАСТИЦ ρ_s ПЕСЧАНЫХ И ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ

Плотность грунта определяется путем отбора проб грунта ненарушенного сложения и последующего анализа в лабораторных условиях. В полевых условиях плотность грунта определяется зондированием и радиоизотопным методом, а для крупнообломочных грунтов — методом «шурфа–лунки».

Плотность сложения грунта (степень уплотненности) характеризуется пористостью n или коэффициентом пористости е и плотностью сухого грунта (табл. 1.3).

ТАБЛИЦА 1.3. РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ОСНОВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ

Плотность сложения песчаных грунтов определяется также в полевых условиях с помощью статического и динамического зондирования.

1.2.2. Влажность грунтов и характеристики пластичности пылевато-глинистых грунтов

Влажность грунтов определяют высушиванием пробы грунта при температуре 105°С до постоянной массы. Отношение разности масс пробы до и после высушивания к массе абсолютно сухого грунта дает значение влажности, выражаемое в процентах или долях единицы. Долю заполнения пор грунта водой — степень влажности S_r рассчитывают по формуле (см. табл. 1.3). Влажность песчаных грунтов (за исключением пылеватых) изменяется в небольших пределах и практически не влияет на прочностные и деформационные свойства этих грунтов.

Характеристики пластичности пылевато-глинистых грунтов — это влажности на границах текучести ω_L и раскатывания ω_p , определяемые в лабораторных условиях, а также число пластичности I_p и показатель текучести I_L вычисляемые по формулам (см. табл. 1.3). Характеристики ω_L , ω_p и I_р являются косвенными показателями состава (гранулометрического и минералогического) пылевато-глинистых грунтов. Высокие значения этих характеристик свойственны грунтам с большим содержанием глинистых частиц, а также грунтам, в минералогический состав которых входит монтмориллонит.

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения

Плотность грунтов. Пористость и степень уплотнения

Плотность частиц грунта ρ_s—отношение массы сухого грун­та m_s (исключая массу воды в его порах) к объему твердой части этого же грунта V_s (в г/см 3 ):

(3.1)

Величина плотности частиц грунтов определяется их минераль­ным составом и присутствием органических веществ. Численно та­кая плотность равна массе единицы объема сухого грунта при от­сутствии пор. Обычно в качестве единицы измерения плотности частиц грунта применяют г/см 3 . В грунтах с пористыми зернами плотность определяется после тонкого измельчения зерен. Средние значения плотности частиц отдельные видов дисперсных грунтов приведены в табл. 3.1.

Плотность грунта является важным показателем физических свойств грунта и характеризует устойчивость и структурные осо­бенности грунта.

Таблица 3.1. Значение плотности частиц дисперсных грунтов

Плотностью грунтаρ _w называют отношение массы влажного об­разца грунта m_w к, его объему V_w включая поры, заполненные водой или водой и воздухом:

Плотность грунта может изменяться в широких пределах. Обыч­но такая плотность грунтов в естественных условиях залегания меньше плотности такого же грунта, подвергнутого искусственному уплотнению. Плотность зависит от минерального состава, влаж­ности и пористости (характера сложения) грунтов. При увеличении содержания тяжелых минералов плотность грунта возрастает, а при увеличении органических веществ уменьшается. Грунты одина­кового состава и сложения имеют наибольшую плотность в случае полного заполнения пор водой.

Плотность глин, суглинков, супесей, песков и крупнообломочных грунтов колеблется обычно от 1,20 и 2,40 г/см 3 . Более высокие значения плотности относятся к крупнообломочным (разнозернистым) грунтам, мореным суглинкам и глинам, меньшие значения характерны для грунтов, содержащих гумус, или для просадочных лёссов. Плотность сухого торфа может быть 3 . При искусственном уплотнении грунты в дорожном земляном полотне могут иметь плотность 2,0 г/см 3 и более.

При оценке плотности грунтов в естественном залегании и при искусственном их уплотнении производит также определение плот­ности сухого грунта. Под плотностью сухого (скелета) грунта од понимают отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объему (включая имею­щиеся в этом грунте поры):

(3.3)

где w — влажность грунта

Пористость грунта. Отношение объема пор в грунте к общему объему, занимаемому грунтом, называют пористостью грунта (%):

n = (1-ρ_d /ρ_s)×100(3.4)

Пористость грунтов зависит от степени. их дисперсности и, условий формирования грунта (породы). Например, у лёссов, характери­зующихся просадочностью, пористость может достигать 60. 70%.

Для одного и того же грунта пористость не является постоянной величиной, зависит от взаимного расположения в нем частиц и микроагрегатов и уменьшается при увеличении давления на грунт. При инженерных расчетах вместо пористости часто используют коэффициент пористости е, представляющий собой отношение объе­ма пор V_п к объему твердой фазы V_тв, выраженный в долях еди­ницы:

Степень уплотнения грунтов в дорожном строительстве оценивают обычно отношением плотности сухого (скелета) грунта в его естест­венном залегании или в насыпи к плотности того же, но сухого грунта при стандартном уплотнении Q_doпт, выполняемом по специ­альной методике:

K_у =ρ_d /ρ_doпт(3.6)

Величину K_у называют коэффициентом стандартного уплот­нения.

Влажность грунтов — количество воды, содержащейся в порах грунта, выраженное в % от массы грунта, высушенного до постоян­ной массы при 105°С. Влажность грунта величина переменная. Чем более мелкозернистый грунт, тем в более широких пределах может изменяться его влажность. Влажность является важной характеристикой состояния грунта и должна учитываться при опре­делении многих показателей свойств грунта’ (модуля упругости, плотности, пластичности, липкости и др.). Влажность W (%) на­ходят путем определения потери массы при высушивании навески грунта при температуре 105°С до постоянной массы:

(3.7)

где т₁ — масса бюкса с влажным грунтом, г;

т₀ — масса бюкса с высушенным до постоянной массы грунтом, г;

m — масса пустого бюкса, г.

Взвешивание при определении влажности производят на технохимических весах с точностью до 0,01 г.

В зависимости от способа выражения общей влажности разли­чают весовую и объемную влажность грунта.

Весовой влажностью w называют массу воды в грунте, отне­сенную к массе абсолютно сухого грунта. Под объемной влаж­ностью W понимают отношение объема воды, заключенной в грун­те, к объему всего грунта, выраженное в %.

Степень заполнения пор водой, т. е. объем воды в грунте по отношению к объему пор, характеризуется степенью влажности грунта m_w, (т. е. коэффициентом насыщения или относительной влажностью).

Общая влажность, которую имеют грунты в естественном зале­гании, называется естественной влажностью. В зависимости от кли­матических условий, времени года и глубины, залегания грунтовых вод она может изменяться в широких пределах и является одним из’ важнейших показателей физического состояния грунтов (особенно глинистых), определяющим их прочность и деформируемость.

Дата добавления: 2015-08-05 ; просмотров: 46 ; Нарушение авторских прав

Плотность грунтов

2. .Плотность сухого грунта.

Максимальное значение ρ_d :

Для песков: 1,8 г/см 3

Для супесей: 1,7 . . .2.0 г/см 3

Для суглинок: 1,5. . . 1,8 г/см 3

Для глин: 1,5 г/см 3

3. Плотность частиц грунта.

v_т — объем твердой части

среднее значение плотности частиц грунта:

песок 2,65 …2,67 г/см 3

супеси 2,68…2,72 г/см 3

суглинки 2,69…2,73 г/см 3

глина 2,71…2,76 г/см 3

торф 1,5…1,8 г/см 3

5. Влажность грунтов.

Влажность – это количество воды, содержащиеся в порах грунта, выраженное в процентах от массы грунта.

m₁ – масса высушенного грунта

Влажность, которую имеют грунты в естественном залегании, называются естественной влажностью.

W_max – полное водонасыщение

По степени влияния на физико-механические свойства грунтов различают следующие виды влажности:

1) недостаточная влажность колеблется от гигроскопической до максимальной молекулярной влагоёмкости.

2)оптимальная влажность находится в интервале между максимальной молекулярной влагоёмкостью и границей раскатывания.

3)избыточная влажность колеблется от границы раскатывания до границы текучести.

4)опасная или вредная соответствует влажности выше границы текучести.

6. Типы грунтов, распространенных на территории Беларуси.

Грунт – горные породы различного состава, слагающие верхние слои земной коры и затронутые инженерно-строительной деятельностью человека.

Грунт может выступать в качестве строительного материала, как добавка в строительные материалы, а также в качестве основания для зданий и сооружений.

Классификация грунтов СТБ 943-93:

1) по характеру структурных связей:

— скальные грунты, с жесткими структурными связями (магматические, метаморфические и осадочно-сцементированные породы);

— нескальные грунты, без жестких структурных связей (осадочно-несцементированные, искусственные).

Осадочно-несцементированные делятся на:

а) обломочные, крупнообломочные (валуны, галька, гравий)

б) обломочные, песчаные (пески различной крупности)

в) обломочные, пылевато-глинистые (супеси, суглинки, глины, лёссы)

д) биогенные (заторфованные обломочные грунты, торф, сапропель)

Искусственные делятся на:

2) по условиям формирования и происхождения:

Крупнообломочные и песчаные грунты характеризуются хорошей водопроницаемостью, применяют как дренирующий материал, как заполнители для цемента и асфальтобетона. Песок гравелистый, крупный и средний относится к непучинистым грунтам. Песок мелкий с содержанием частиц меньше 0,05мм относится к пучинистым грунтам.

Песчаные пылеватые грунты мало связаны в сухом состоянии, в увлажнённом начинают плыть. Относятся к чрезмерно пучинистым грунтам, поэтому для устройства земляного полотна не используются, но их можно применять в качестве основания.

Супесчаные грунты устойчивы в сухом и влажном состоянии, широко используются для возведения земляного полотна.

Пылеватые супеси в сухом состоянии сильно пылят, при увлажнении плывут, склонны к образованию пучин; в дорожном строительстве не благоприятны.

Суглинистые грунты отличаются связностью, не значительной водопроницаемостью, заметно проявляют пластичность, липкость, набухание; в земляном полотне они могут применяться, но требуют защитных мер.

Суглинистые пылеватые грунты являются чрезмерно пучинистыми, применяются только в сухих местах с принятием мер против избыточного увлажнения.

Глинистые грунты очень пучинистые, не рекомендуется в дорожном строительстве.

Калькулятор

Сервис бесплатной оценки стоимости работы

1. Заполните заявку. Специалисты рассчитают стоимость вашей работы
2. Расчет стоимости придет на почту и по СМС

Номер вашей заявки

Прямо сейчас на почту придет автоматическое письмо-подтверждение с информацией о заявке.

Плотность и удельный вес грунта

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 ρ_s представляет собой отношение массы твердой части сухого грунта m_s (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 ρ_w представляет собой отношение массы влажного грунта m_w к его объему 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 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 р_s = 2,71 т/м3, удельный вес частиц этого же грунта γ_s = 10 р_s = 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.