Относительная плотность песчаных грунтов

Плотность песка возрастает с уменьшением его пористости. Поэтому, сопоставляя естественную пористость песка с его пористостью в наиболее рыхлом и наиболее плотном сложении, можно определить степень уплотнения, или относительную плотность песка, D

где e, e_min и e_max -коэффициенты пористости песка в его естественном, максимально плотном и минимально рыхлом сложении соответственно.

Для оценки способности песка к уплотнению используется показатель уплотняемости F

где ,

 

Влажность грунта

Под влажностью грунта понимают содержание в нем того или иного количества воды. Наиболее распространенным методом лабораторного определения влажности является метод термостатной сушки. Он применим для всех грунтов, за исключением разностей с высоким содержанием органического вещества (более 10 %), гипса.

Влажностью грунта W называют отношение массы воды, содержащейся в грунте, к массе грунта, высушенного при температуре 105 ± 2 °С (ГОСТ 5180-2015), выраженное в процентах:

Природной влажностью грунта называют количество свободной и поверхностной воды, содержащейся в порах грунта в естественных условиях его залегания. Величина природной влажности - важная характеристика физического состояния грунта, определяющая прочность грунта и поведение его под сооружением. Особое значение влажность имеет для глинистых грунтов, резко изменяющих свои свойства в зависимости от степени увлажнения.

Природная влажность - важный косвенный показатель, необходимый для вычисления плотности скелета грунта, пористости, коэффициента водонасыщения и др.

Коэффициентом водонасыщения S_r (степень заполнения объема пор грунта водой) определяется по формуле

где W - природная влажность грунта в долях единицы; p_s - плотность твердых частиц грунта, г/см³; p_w - плотность воды, принимаемая равной 1 г/см³; е - коэффициент пористости грунта.

Крупнообломочные и песчаные грунты подразделяются по коэффициенту водонасыщения (табл. 1.8).

Таблица 1.8 – Классификация грунтов по коэффициенту водонасыщения

Разновидность крупнообломочных и песчаных грунтов по степени влажности	Коэффициент водонасыщения S r
Малой степени водонасыщения	0 < Sr < 0,5
Средней степени водонасыщения	0,5 < Sr < 0,8
Насыщенные водой	0,8 < Sr < 1

 

Пластичность грунтов

Под пластичностью грунта понимается его способность деформироваться без разрыва под воздействием внешних усилий и сохранять полученную форму после их снятия. Пластичность характерна для глинистых грунтов. Пластичные свойства зависят от их влажности и от содержания глинистых минералов.

При изменении водосодержания в грунтах они переходят из одной формы консистенции в другую. Этот переход осуществляется при значениях влажности, которые называют характерными влажностями, или пределами (ГОСТ 5180-1015).

Влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в твердое, называется нижним пределом пластичности, или границей раскатывания (W_p).

Влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее, называется верхним пределом пластичности, или границей текучести (W).

Интервал влажности между пределами пластичности характеризуется числом пластичности J_p = Wi - W_p и используется как классификационный показатель грунта.

Верхний предел пластичности определяется с помощью балансирного конуса (рис. 1.6), а нижний - по влажности раскатывания грунта в шнур (ГОСТ 5180-1015).

Рис. 1.6. Балансирный конус

Оборудование. Стандартный конус имеет угол при вершине, равный 30°. На расстоянии 10 мм от вершины на конусе нанесена круговая риска. Балансирное устройство состоит из двух металлических шаров и стального прута, согнутого в полуокружность и закрепленного в основании конуса. Общая масса прибора 76 г. Для определения состояния глинистых грунтов используют показатель текучести, вы­числяемый по формуле:

Глинистые грунты различают по консистенции, характеризуемой показателем текучести J_l согласно ГОСТ 5180-1015 (табл. 1.9).

Таблица 1.9 – Классификация грунтов по показателю текучести

Разновидность глинистых грунтов	Показатель текучести Jl
Супеси:
твердые	Jl < 0
пластичные	0 < Jl < 1
текучие	Jl > 1
Суглинки и глины:
твердые	Jl < 0
полутвердые	0 < Jl < 0,25
тугопластичные	0,25 < Jl < 0,5
мягкопластичные	0,5 < Jl < 0,75
текучепластичные	0,75 < Jl < 1
текучие	Jl > 1

Водопроницаемость грунтов

Водопроницаемость грунтов - это способность их пропускать воду под действием силы тяжести или при перепаде давления (разности напоров).

Численно водопроницаемость грунтов характеризуется коэффициентом фильтрации К_ф.

Движение воды при ламинарном режиме в полностью водонасыщенных грунтах подчиняется закону Дарси, согласно которому существует линейная зависимость скорости фильтрации V от градиента напора J:

 где  - разность напоров; l - длина пути фильтрации.

Коэффициент фильтрации - это скорость фильтрации при напорном градиенте, равном единице:

Водопроницаемость определяют в условиях установившегося движения потока воды. Эти условия создаются в результате постоянства величины напорного градиента в течение всего испытания. Водопроницаемость определяют на приборах КФ-1, в трубке СПЕЦГЕО и др.

Коэффициент фильтрации выражается в сантиметрах в секунду, обычно в метрах в сутки. Он зависит от гранулометрического состава грунтов, их строения, сложения, трещиноватости, пористости, а также вязкости воды, которая, в свою очередь, зависит от температуры воды.

Коэффициент фильтрации используется при подсчете запасов подземных вод, определении притока воды в строительные котлованы, проектировании дренажных сооружений, расчете осадки зданий во времени и др.

Чаще всего коэффициент фильтрации определяется в полевых условиях с помощью откачки воды насосами или налива воды в кольца. Реже К_ф определяют путем расчета по формулам.

Значения коэффициента фильтрации для различных грунтов приведены в табл. 1.10.

Оборудование. Прибор КФ-1 (рис. 1.7) состоит из металлического цилиндра 1, дырчатого съемного днища 2 с латунной сеткой, крышки 3 с сеткой, мерного стеклянного сосуда Мариотта 4, приспособления, регулирующего напорный градиент, с размеченной линейкой 5 (интервал измерения градиента от 0,1 до 1,0), футляра прибора 6.

Таблица 1.10 – Значение коэффициента фильтрации для различных грунтов

Вид грунтов