Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Характеристики физических свойств грунтов и классификации по ним
Пусть в некотором объеме грунта V массой m условно разделены составные части: твердые частицы объемом V s и массой ms, вода (соответственно V w и m w) и газ объемом V г. Масса газа по сравнению с m s и m w мала. В механике грунтов используются следующие основные физические характеристики, определяемые опытным путем: – плотность грунта , т/м3; (1.3) – плотность частиц грунта , т/м3; (1.4) – влажность . (1.5) По основным можно рассчитать целый ряд производных показателей, более наглядно характеризующих соотношение составных частей грунта. Для них следует привести не только определение по смыслу, но и формулу для расчета производного показателя по основным. Например, вводится показатель «плотность сухого грунта»: . Для получения формулы анализируем определение плотности грунта; с учетом (1.3) и (1.4) имеем: . То есть плотность сухого грунта можно рассчитать, зная и ; формула имеет вид: . (1.6) Аналогично можно ввести и рассчитать следующие характеристики: – пористость , (1.7) где – объем пор в рассматриваемом объеме грунта. – коэффициент пористости: (1.8) – степень влажности: (1.9) где – плотность воды. В расчетах часто используются не плотности, а удельные веса, рассчитываемые умножением плотности на ускорение свободного падения. Соответственно имеем удельный вес грунта , частиц и сухого грунта : ; ; . (1.10) Например, если , то . Если взять объем грунта =1 м3, то для него по смыслу пористости n – объем пор, а 1 – n = m – объем твердых частиц. Разрешая (1.8) относительно n, получаем: . (1.11) Тогда объем твердых частиц . (1.12) Грунт, залегающий ниже уровня подземных вод, испытывает взвешивающее действие воды. При этом вес твердых частиц уменьшается на вес вытесненной ими воды, т.е. на величину . Принимая m по (1.12), получаем: (1.13) Для большинства грунтов значение близко к 10 кн/м3. Для глинистых грунтов наряду с влажностью важным является понятие консистенции, характеризующее степень подвижности грунта. Консистенция может быть твердой, пластичной и текучей. Влажности, соответствующие границам между этими состояниями, называются пределами пластичности или раскатывания WP (граница между твердым и пластичным состояниями) и текучести WL (между пластичным и текучим). Разность этих пределов называется числом пластичности: (1.14) Число пластичности тесно связано с содержанием в грунте глинистой фракции и поэтому используется в классификации: если – супесь, при 0, 07 < суглинок; при > 0, 17– глина. Состояние по консистенции удобно характеризовать показателем текучести : (1.15) Из (1.15) видно, что при < < 0 и консистенция твердая; при > > 1 и консистенция текучая. Для суглинков и глин изменение их свойств в интервале очень существенно и для них в указанном интервале пластичной консистенции состояния детализируются: < 0, 25 – полутвердое; < 0, 5 – тугопластичное; < 0, 75 – мягкопластичное; – текучепластичное. Для супесей, у которых число пластичности мало, во всем интервале остается одно название: супесь пластичная. Для песчаных грунтов очень важно состояние по плотности сложения: плотное, средней плотности, рыхлое. В последнем состоянии грунт легко разупрочняется и дает большие деформации, особенно при динамических воздействиях. Имеющиеся опытные данные по отдельным разновидностям песчаных грунтов позволяют установить состояние по плотности с помощью табл. 1.1. Таблица 1.1
Если оказывается в интервале приведенных в табл. 1.1 значений, песок средней плотности. Более объективно плотность сложения по значению можно установить, если данный грунт подвергнуть максимально рыхлой укладке и максимально плотной, определив соответственно и . Тогда, зная для естественного сложения, можно определить относительную плотность или индекс плотности (1.16) При 0< – песок рыхлый; при 0, 67< – плотный и при 0, 33< – средней плотности. Наиболее надежно плотность устанавливается статическим или динамическим зондированием. Для песчаных грунтов, особенно мелких и пылеватых, на строительные свойства влияет степень влажности . В зависимости от пески разделяются на маловлажные (), влажные 0, 5< и водонасыщенные при > 0, 8. По характеристикам физического состава и состояния можно определить условное расчетное сопротивление грунта , интегрально характеризующее строительные свойства грунта как основания. Для песчаных грунтов достаточно знать полное наименование грунта (табл. 1.2), а для пылевато-глинистых – название и значения и (табл. 1.2, 1.3).
Таблица 1.2
|