Физические характеристики грунта.

Грунты являются трехкомпонентной системой, состоящей из твердых частиц и пор, заполненных водой и газами. Основными характеристиками грунта являются:

· Плотность грунта ρ (кг/м³)

· Влажность W = m_w /m_s 

    где m_w – масса воды; m_s – масса твердых частиц

· Коэффициент пористости грунта е = V_n / V_s

где V_n – объем пор; V_s - объем твердых частиц

Для дисперсных связных грунтов физическими являются

характеристики, отражающие способность удерживать воду и состояние (от твердого до текучего) при природной влажности.

Способность глинистых грунтов удерживать воду зависит от количества глинистых частиц в грунте, между которыми образуются водно-коллоидные связи, препятствующие рассыпанию частиц грунта. Для нахождения этих характеристик определяют влажность на границе текучести (W_L) и влажность на границе раскатывания (W_p).

W_L – это такая влажность, при которой грунт переходит в текучее состояние (определяется с помощью конуса, устанавливаемого на исследуемый грунт)

W_p – это такая влажность, при которой грунт переходит в полутвердое состояние. Определяется раскатыванием тонких цилиндров грунта до появления трещин.

Используя эти показатели влажности определяют:

· Число пластичности I_p = W_L - W_p  характеризует способность грунта удерживать воду. Чем больше в грунте глинистых частиц, тем больше число пластичности. Грунты относятся к глинистым, если I_p ≥ 1. В зависимости от числа пластичности грунты подразделяются на супеси I_p =1-7; суглинки I_p =7-17; глины I_p >17

·  Показатель текучести I_L = (W – W_p) / (W_L – W_p) показывает состояние пластичного грунта при природной влажности (находится грунт в текучем, твердом или каком-то промежуточном состоянии)

Несвязанные (сыпучие) грунты не обладают пластичностью и подразделяются по гранулометрическому составу, который характеризует содержание по массе групп частиц различной крупности (фракций) по общей массе сухого грунта. Так пески разделяются на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые.

Также делят пески по плотности сложения:

 

 

Пример 1: Уточнить название грунта, имеющего число

            пластичности I_p =5, показатель текучести I_L = 0,5.

 

Пример 2: Определить плотность сложения крупного песка,

            имеющего коэффициент пористости е = 0,6

 

Механические характеристики грунтов определяют их работу под нагрузкой, от этих характеристик зависит осадка фундамента. Одной из основных является модуль деформации

Е (МПа). Без этой характеристики невозможно рассчитать осадку фундамента.

где е – коэффициент пористости грунта

  β – безразмерный коэффициент, учитывающий поперечную

        деформацию грунта (для песков β=0,76; для глин β=0,42)

  m_v – коэффициент сжимаемости

Для определения несущей способности грунта необходимо знать удельное сцепление грунта (с) и угол внутреннего трения (φ). Различают нормативные (с_II, φ_II) и расчетные значения этих характеристик. Индекс «_II» показывает, что расчет ведется по второй группе предельных состояний. На их величину влияют размер частиц, коэффициент пористости и влажность грунта.