Физические и физико-механические свойства грунтов

Физические и физико-механические свойства грунтов

Физические свойства грунтов.

Представим себе некоторый объем трехкомпонентного грунта массой , разделенный на отдельные компоненты, где , , , , , — соответственно объем и масса твердой, жидкой и газообразной компонент грунта (рис. 1.1). Тогда ; , так как масса газообразной составляющей ничтожно мала и не оказывает влияния на результаты определений.

Плотность грунта (г/см³, т/м³) - отношение массы грунта к его объему:

. (1.1)

Удельный вес грунта (кН/м³): . (1.2)

Влажность грунта - отношение массы воды к массе твердых частиц, выражаемое в долях единицы, иногда в процентах:

. (1.3)

Плотность частиц грунта (г/см³, т/м³) определяется как отношение массы твердых частиц грунта к их объему:

. (1.4)

Плотность сухого грунта (плотностью скелета грунта) - отношение массы сухого грунта (частиц грунта) к объему всего грунта:

или . (1.5)

Пористость грунта - отношение объема пор ко всему объему грунта, что соответствует объему пор в единице объема грунта:

. (1.6)

Относительное содержание твердых частиц в единице объема грунта:

, тогда . (1.7)

Коэффициент пористости грунта - отношение объема пор к объему твердых частиц:

или . (1.8)

Степень влажности (степень водонасыщения) - отношение объема воды в порах грунта к объему пор и соответствует отношению влажности грунта к его полной влагоемкости:

или . (1.9)

По консистенции различают три состояния глинистого грунта: твердое, пластичное и текучее. Границами между этими состояниями являются характерные значения влажности, называемые границей раскатывания (нижний предел пластичности) и границей текучести (верхний предел пластичности) .

Число пластичности грунта - разница между границей текучести и границей раскатывания:

. (1.10)

Показатель текучести глинистого грунта:

. (1.11)

Механические свойства грунтов

Особые свойства грунтов	Закономерность	Показатели	Практическое приложение в МГ
сжимаемость	з-н уплотнения	коэф. сжимаемости а, mv	расчет осадок фундаментов
водопроницаемость	з-н ламинарной фильтрации	Кф	прогноз скорости осадок водонасыщенного грунта
контактная сопротивляемость сдвигу*	Условия прочности	Коэф. внутреннего терния (tgφ) и сцепления (с)	расчет предельной прочности, устойчивости, давления на осаждение
Структурно-фазовая деформируемость	принцип линейной деформируемости	модуль деформируемости Е	определение напряжения и деформируемость грунтов

 

Под механическими свойствами грунтов понимают их способность сопротивляться изменению объема и формы в результате силовых (поверхностных и массовых) и физических (изменение влажности, температуры и т. п.) воздействий.

Характеристики механических свойств грунтов используются для расчетов деформаций, оценки прочности и устойчивости грунтовых массивов и оснований.

Механические свойства грунтов зависят от их состава (минерального и гранулометрического), физического состояния (плотности, влажности, температуры) и структурных особенностей.

Классификационные показатели скальных, связных и сыпучих грунтов

К классификационным показателям мы относим: гранулометрический состав и его распределение в единице объема грунта, плотность песчаных грунтов и консистенцию глинистых

грунтов.

Особо существенное значение имеют два последних показателя, характеризующие физическое состояние грунтов. Последнее оценивается путем сравнения природной

уплотненности и консистенции грунтов (густоты) с определенными предельными их величинами (обычно максимальными и минимальными).

 

 

По консистенции различают три состояния глинистого грунта: твердое, пластичное и текучее. Границами между этими состояниями являются характерные значения влажности, называемые границей раскатывания (нижний предел пластичности) и границей текучести (верхний предел пластичности) .

Число пластичности грунта - разница между границей текучести и границей раскатывания:

. (1.10)

Показатель текучести глинистого грунта:

. (1.11)

Напряжения от собственного веса грунта

Водопроницаемость грунтов.

Механизмы передвижения влаги в грунтах.

Водопроницаемость – способность грунтов пропускать воду.

Движение разных видов воды в грунтах происходит при наличии градиента напора, вызванного разными физическими причинами: парообразный – под действием разности упругости водяного пара (зависящей от температуры), пленочный – разность осмотических давлений, капиллярный – разность адсорбции и гравитационный – разность напоров воды.

Существует 2 режима течения п/в: ламинарный - движение без перемешивания слоев воды, без вихреватости, с небольшими скоростями (преобладает в грунтах). Турбулентный – характеризуется высокими скоростями, перемешиванием отдельных струй воды, пульсацией и завихрениями.

Физические и физико-механические свойства грунтов