Физические свойства. (Основные показатели грунтов, производные и особые).

Разнообразие в строении грунта требует описания его свойств.

Физические свойства грунта могут быть представлены различными показателями (характеристиками), которые можно условно разделить:

- основные (определенные в лаборатории);

- производные (полученные путем расчета по формулам из основных);

- особые (определяемые только для отдельных видов грунтов)

Основные показатели грунтов:

1. Гранулометрический состав – процентное выражение фракций по массе сухого грунта.

Фракция – группа частиц, близких по диаметру.

Гранулометрический состав крупнообломочных и песчаных грунтов определяют методом просеивания (ситовой анализ).

Для пылеватоглинистых грунтов применяют ариометрический и пипеточный методы. Эти методы основаны на скорости выпадания частиц, взвешанных в воде, в осадок.

В зависимости от крупности частицы делятся: валуны (>200мм); галька, щебень (10-200мм); гравий, дресва (2-10мм); песок (0,05-2мм); пыль (0,005-0,05мм); глина (<0,005мм); коллоидные частицы (<0,002мм).

Гранулометрический состав является основной характеристикой скелета, поэтому он служит классификационным признаком по ГОСТ 25.100-82.

Крупнообломочные грунты: валунные (>200мм,>50%);галечные (>10мм,>50%);

гравийные (>2мм,>50%).

Песчаные грунты: гравелистый (>2мм,>25%);),крупный(>0,5мм,>50%); средней крупности(>0,25мм,>50%); мелкий(>0,1мм,>75%); пылеватый(>0,1мм<75%).

Пылеватые глинистые грунты: супесь(<0,005мм,3-10%), суглинок (10-30%), глина (>30%).

2. Свойство пластичности – способность пылевато-глинистого грунта деформироваться под нагрузкой и сохранять принятую форму после ее снятия. Пластичность связывают с изменением влажности грунта в условиях полного водонасыщения. Число пластичности: I_р=ω_L-ω_р

ω_L- влажность на границе текучести, определяется лабораторным методом при помощи балансирного конуса Васильева, соответствующего его погружению за 5с на 10мм в грунтовую пасту.

ω_р- влажность на границе раскалывания, определяется лабораторным методом при раскатывании образца грунта в жгутик d=3мм по ширине ладони, и он крошится на кусочки по 5-10мм.

Классификация пылевато-глинистых грунтов по числу пластичности: супесь (0,01<I_р≤0,07), суглинок (0,07<I_р≤0,17), глина (0,17<I_р).

1. Плотность грунта – отношение массы к объему. Ее можно определить непосредственно на строительной площадке, вырезая кубики или параллепипиды из грунта. р= (m_s+m_ω)⁄V

Плотность частиц грунта – отношение массы твердой части грунта к занимаемому ей объему.р_s= m_s/V_s (определяется лабораторным пикнометрическим методом).

Плотность грунта в природных условиях находится в пределах 1-1,9т/м³

1. Влажность

Весовая влажность – определяется как отношение массы воды к массе абсолютно сухого грунта ω=m_ω/m_s(определяется методом высушивания).

Объемная влажность – на практике не используется, существует только в теории.

Производные показатели грунта

1. Плотность грунта в сухом состоянии – отношение массы твердых частиц грунта к объему образца ненарушенный структуры до высушивания р_d=p/1+ω

2. Удельный вес частиц грунта – характеристика силового поля, используется в расчетах напряженно-деформированного состояния грунтового основания

γ=pg – удельный вес грунта; γ_s=p_sg – удельный вес частиц грунта; γ_d=p_dg – удельный вес сухого грунта;

3.Пористость – отношение объема пор к общему объему грунта. n=V_n/V=p_s-p_d/p_s. Пористость в природных условиях обычно составляет 0,3-0,6. Для илов 0,9.

4. Коэффициент пористости – отношение объема пор к объему твердых частиц.

e=(p_s(1+ω)/p)-1

В зависимости от коэффициента пористости песчаные грунты классифицируют: плотный, средней плотности, рыхлый.

5. Cтепень влажности –отношению естественной влажности грунта к влажности, соответствующей полному заполнению пор водой (без пузырьков воздуха), т.е. к полной влагоемкости: S_r=p_sω/ep_ω

В зависимости от значения степени влажности песчаные и крупнообломочные грунты разделяют: маловлажные (0<S_r≤0,5), влажные (0,5<S_r≤0,8), насыщенные водой (0,8<S_r≤1).

1. Показатель текучести – водные свойства пылевато-глинистого грунта, характеризуется консистенцией и устанавливается по величине показателя текучести. I_L=ω-ω_р/ I_р.

Супеси: твердые (I_L<0), пластические (0<I_L≤1),текучие (I_L>1).

Суглинок и глина: твердые (I_L<0),полутвердые (0<I_L≤0,25),тугопластичные (0,25<I_L≤0,5), мягкопластичные (0,5<I_L≤0,75),текучепластичные (0,75<I_L≤1), текучие (I_L>1).

Особые свойства грунта

Характеризуют количество органического вещества в грунте, солей, льда, величину просадочности, набухания и усадки и др. характеристики.

Структурные связи – спайки и мостики между отдельными частицами и их физическими контактами. Структурные связи сохраняют структуру грунта устойчивой, определяют механические свойства грунта.

Первичные связи (водно-коллоидные) – образуются в процессе выпадения частиц в осадок за счет электро-молекулярных сил взаимодействия. Эти связи малой прочности, пластичны, легко разрушаются, но и быстро восстанавливаются. С этим качеством грунта связано явление тиксотропии (разжижение).

Вторичные связи – образовались в результате спаек, пленок, окислов солей, объединяющих отдельные частицы. Это происходит во время уплотнения, упрочнения и осади грунта. Эти связи прочны, жестки, хрубки, после разрушения не восстанавливаются.