Показатели физического состояния грунтов

Плотность грунта – масса единицы объема грунта естественной влажности ненарушенной структуры. Плотность грунта r, г/см³, определяется взвешиванием в воде парафинированных образцов, либо методом режущего кольца. Величина плотности грунта зависит от минералогического состава, плотности сложения, влажности.

Плотность частиц грунта – масса единицы объема твердых (скелетных) частиц грунта. Плотность частиц грунта r_s, г/см³, определяется пикнометрическим методом. Значение плотности частиц грунта зависит исключительно от минералогического состава.

Ориентировочные значения плотностей частиц грунтов r_s, не содержащих водорастворимых солей и органических веществ, равны: пески – 2,66 г/см³, супеси – 2,7 г/см³, суглинки – 2,71 г/см³, глины – 2,74 г/см³.

Плотность скелета грунта – плотность сухого грунта r_d, г/см³, определяемая по формуле

(3)

где r – плотность грунта, г/см³;

w – влажность грунта, д. е.

Гранулометрический состав – количественное соотношение частиц различной крупности в дисперсных грунтах. Определяется по массовому содержанию в нем частиц различной круп­ности, выраженному в процентах по отношению к массе сухой пробы грунта, взятой для анализа. Гранулометрический состав для песчаных грунтов определяется ситовым методом, для глинистых – ареометрическим.

Степень неоднородности гранулометрического состава C_u – показатель неоднородности гранулометрического состава. Определяется по формуле

(4)

где d₆₀, d₁₀ – диаметры частиц, мм, меньше которых в грунте содержится соответ­ственно 60 и 10 % (по массе) частиц.

Влажность грунта w – отношение массы воды в объеме грунта к массе этого грунта, высушенного до постоянной массы.

Граница текучести w_L – влажность грунта, при которой грунт находится на границе пластичного и текучего состояний.

Граница раскатывания (пластичности) w_p – влажность грунта, при кото­рой грунт находится на границе твердого и пластичного состояний.

Число пластичности I_p – разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести w_L и на границе раскатывания w_p

Ip = wL - wP.

(5)

Показатель текучести I_L – отношение разности влажностей, соответствующих двум состояниям грунта: естественному w и на границе раскатывания w_p, к числу пластич­ности I_p

IL = (w - wP)/(wL - wP).

(6)

Коэффициент водонасыщения S_r, д. е. – степень заполнения объема пор водой. Определяется по формуле

,

(7)

где w – природная влажность грунта, д. е.;

е – коэффициент пористости;

r_s – плотность частиц грунта, г/см³;

r_w – плотность воды, принимаемая равной r_w = 1 г/см³.

Степень водопроницаемости– характеристика, отражающая способность грунтов пропускать через себя воду и количественно выражающаяся в коэффициенте фильтрации К_ф, м/сут.

Коэффициенты фильтрации для песков находятся в пределах от 0,08 до 80 м/сут, для глинистых грунтов – от 8×10^-8 до 1,0 м/сут.

Грунты с коэффициентом фильтрации К_ф < 8×10^-4 м/сут считаются водонепроницаемыми (водоупорными).

Коэффициент пористости е определяется по формуле

(8)

где r_s – плотность частиц грунта, г/см³;

r_d – плотность сухого грунта, г/см³.

Коэффициент пористости е также можно определить по формуле

,

(9)

где r – плотность грунта, г/см³;

w – влажность грунта, д.е.

Удельный вес грунта g, кН/м³, определяется умножением плотности грунта на ускорение свободного падения

(10)

где r – плотность, г/см³;

g – ускорение свободного падения, принимаемое в расчетах g = 10 м/с².

Аналогично вычисляются удельный вес частиц грунта, удельный воды и т.п.

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды g_sb, г/см³, определяется по формуле

,

(11)

где g_s – удельный вес частиц грунта, кН/м³;

g_w – удельный вес воды, принимаемая равной g_w =10 кН/м³;

е – коэффициент пористости, д.е.

Коэффициент уплотнения грунта - отношение плотности скелета грунта в конструкции к максимальной плотности скелета того же грунта при стандартном уплотнении по ГОСТ 22733 [2].