ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

Государственный Архитектурно-Строительный Университет (Сибстрин)
Новосибирск 2016

и фундаменты (уч. для вузов). — М.: Стройиздат, 1981. — 319 с.
Список используемой литературы
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многообразную

геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.
Скальные и полускальные грунты — монолитные грунты с жёсткими структурными связями;
Дисперсные грунты — раздельно-зернистые грунты без жёстких структурных связей: связные — глинистые, и несвязные — песчаные и крупнообломочные. Грунты могут быть использованы в качестве оснований зданий и различных инженерных сооружений, материала для сооружений (дорог, насыпей, плотин), среды для размещения подземных сооружений (тоннелей, трубопроводов, хранилищ) и др.

частиц («скелет» грунта), воды и воздуха и, таким образом, представляют

собой (при положительной температуре) трехфазную систему. Все грунты различаются между собой многими признаками. Для механики грунтов наиболее важными являются их физические и механические свойства.

различной природы.
В соответствии с этим выделяют:
плотностные свойства грунтов,

как следствие гравитационного поля;
гидрофизические — гидравлического поля;
газофизические — поля газового давления;
теплофизические — термического поля;
электрические и электрокинетические — электрического поля;
магнитные — магнитного поля;
радиационные — радиационного поля.
Физические характеристики количественно оценивают cвойства грунтов в естественном состоянии,
механические – под воздействием нагрузки.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

определяемые полевыми или лабораторными исследованиями;
2) Расчетные (производные) –

характеристики, определяемые расчетом.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

влажность
Производные характеристики:
4. Плотность сухого грунта
5. Удельный вес грунта
6. Удельный вес

твердых частиц
7. Удельный вес сухого грунта
8. Пористость
9. Коэффициент пористости
10. Удельный вес взвешенного в воде грунта
11. Число пластичности
12. Показатель консистенции (текучести)
13. Степень влажности

различной крупности: гальки (40 мм), гравия (2—40 мм), песка (0,25—2

мм), песчаной пыли (0,05— 0,25 мм), пылеватых частиц (0,005—0,05 мм) и глинистых частиц (менее 0,005 мм).
В виртуальной лаборатории на одном из столов в разобранном состоянии находится прибор для определения гранулометрического состава грунта (набор сит, дно, крышка), весы электронные, мерная чаша. Каждое сито имеет массу от большого до меньшего с одинаковым уменьшением от 200 до 120 г. Слева на столе рядом находятся 3 ящика с различными грунтами. Справа на столе находится ящик для отработанного грунта.

Прибор для определения гранулометрического состава грунта, весы электронные, мерная чаша.

Ящики с грунтами для замеров

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

различной крупности по отношению к общей массе абсолютно сухого грунта.

В зависимости от содержания в грунте частиц разных размеров определяют степень неоднородности гранулометрического состава.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

структуры, равную отношению массы образца грунта к его объему, [г/см3];

[ т/м3]; [кг/м3];
плотность твердых частиц грунта ρS , равную отношению массы твердых частиц к их объему, [г/см3]; [ т/м3]; [кг/м3];
- природную весовую влажность грунта W, равную отношению массы содержащейся в нем (грунте) воды к массе твердых частиц, [% или д. е. ]

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

грунта (г/см3);
природная весовая влажность грунта (д. е или %).

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

фазная система).


m1 (V1)

0


m2 (V2)

m1 – масса твердых

частиц грунта;

V1 – объем твердых частиц грунта;

m2 – масса воды в порах (массу воздуха не учитываем);

V2 – объем пустот (заполненных водой и воздухом).

отношение массы образца в природном состоянии к занимаемому им объему.
 

Определяют в лабораторных условиях методом режущего кольца.

массы твердых частиц грунта к его объему.
 
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ

ГРУНТОВ

Определяют в лабораторных условиях методом гидростатического взвешивания в мерной колбе – пикнометре.

содержится в грунте, к массе этого объема, д. е. или

%.

 

Анализатор влажности

Определяют в лабораторных условиях методом сушки пробы грунта (весовым способом).

методом лунки, иногда парафинированием.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

(масса) твердых частиц в некотором объеме грунта, вычисляется как разность

весов пикнометра (стеклянной колбы с уширением) вместе с помещенным его V сухого грунта и пустого пикнометра.

Влажность грунта устанавливают взвешиванием образца естественной влажности до и после высушивания (до постоянной массы).

Все три основные характеристики определяются только экспериментальным путем и служат для расчета других характеристик.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

сухого грунта) ρd – отношение массы твердых частиц грунта после

высушивания к объему образца ненарушенной структуры до высушивания.

Влажность грунта можно выразить через ρ и ρd :

откуда:

 

объему
 
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

Чем больше влажность грунта, тем больше его объемный вес. Максимального

значения при данной пористости объемный вес грунта достигает при полном заполнении пор водой.

Прибор для определения объемного веса грунта

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

к занимаемому объему
 
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

к занимаемому объему
 
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

7. Удельный вес твердых частиц
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

к объему самого образца. Отношение объема твердых частиц грунта к

объему образца (m).

и m будут соответственно объемами пор и твердых частиц в

единице объема грунта. Величины n и m можно получить из выражений:

 

Оборудование для определения пористости и распределения пор

частиц.
По определению
 

грунта, который расположен ниже уровня грунтовых вод
 

ГРУНТОВ

и границе раскатывания, то есть это долевое или процентное содержание

воды, которое придется добавить в грунт, чтобы он из пластичного состояния перешел в текучее. Эта характеристика отражает способность грунтов удерживать воду.

 

По числу пластичности устанавливается наименование грунта. Если число пластичности равно 0,01-0,07 – это супесь; >0,17 – глина.

состояниям грунта: естественному и на границе раскатывания, к числу пластичности
 

суглинков: твердое IL

0,25< IL≤0,50 ; мягкопластичное 0,50< IL ≤0,75 ; текучепластичное 0,75< IL ≤1 ; текучее IL>1 (W>WL).

Для супеси:

пор грунта водой
 

отношение естественной влажности грунта W к влажности, соответствующей полному заполнению

пор водой (без пузырьков воздуха), т. е. к полной влагоемкости Wsat .

(*)

г/см3).
Подставив значение Wsat в выражение (*), найдем:

≤0,5;
- средней степени водонасыщения 0,5< Sr ≤0,8; - насыщенные водой 0,8

Sr ≤1.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

консистенции: твердую, пластичную и текучую. Для определения консистенции находят характерные

влажности, соответствующие границе текучести WL и границе раскатывания (пластичности) Wр .
WL – влажность грунта, при которой стандартный конус погружается в образец на глубину 10 мм (верхний предел пластичности);
Wр – влажность грунта, при которой он теряет способность раскатываться в шнур диаметром 2…3 мм (нижний предел пластичности). Разность между этими влажностями называется числом пластичности Iр:

(0,01) 1% ≤ Ip ≤ 7%

( 0,07)
суглинок (0,07) 7% < Ip ≤ 17% (0,17)
глина Ip > 17% (0,17)

Показатель текучести:

IL характеризуется степенью взаимной подвижности твердых частиц в грунте естественного сложения. Чем больше подвижность, тем больше величина IL.

различают только три состояния:

твердое IL<0
пластичное 0≤ IL ≤1 текучее IL>1.

Плотность песков может быть установлена путем сравнения

коэффициента пористости природного сложения с коэффициентом пористости в рыхлом и плотном состоянии.

е - коэффициент пористости природного сложения;
emax- коэффициент пористости в рыхлом состоянии;
emin- коэффициент пористости в плотном состоянии.

0≤ Id ≤0,33
средней плотности

0,33< Id≤ 0,67
плотные 0,67< Id ≤1

физическое состояние грунтов, но и их состояние при проявлениях природных

воздействий (замачивании, температурных колебаниях, низких отрицательных температурах), но и впрямую связаны с механическими (прочностными и деформационными) характеристиками.