Физические и водные свойства грунтов

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 6Следующая ⇒

В л а ж н о с т ь е с т е с т в е н н а я. Количество воды, содержащееся в порах грунтов в естественном залегании по отношению к массе абсолютно сухого грунта, называется естественной влажностью. Определяется методом высушивания образца при t = 105 ⁰С до постоянного веса.

W = (д.ед. или %), где

m – масса, г.

Максимальная влажность у торфов достигает до 3000%, значительно ниже у глинистых грунтов (до 30-40%) и составляет лишь несколько процентов у скальных грунтов.

Степень заполнения пор водой характеризуется относительной влажностью (S_r), которую вычисляют по формуле:

S_{r =} ,где

r_s – плотность минеральных частиц, г/см³

r_w– плотность воды, г/см³

е – коэффициент пористости

По S_r грунты подразделяют на маловлажные (S_r<0.5) , влажные (0,5 < S_r< 0.8) и насыщенные водой (S_r>0,8).

В л а г о е м к о с т ь - способность грунтов вмещать и удерживать воду в различных условиях. Глинистые грунты являются влагоемкими, а пески, крупнообломочные и скальные породы – невлагоемкие.

Количественно влагоемкость определяется количеством воды, находящейся в грунтах. Различают полную влагоемкость (максимальное количество воды), капиллярную (капиллярная вода) и молекулярную (связанная вода).

П л о т н о с т ь – количественно оценивается величиной отношения массы грунта к занимаемому объему. Обычно используется три показателя плотности:

1. плотность частиц грунта r_s – масса единицы объема твердых частиц (твердой компоненты) минерального скелета:

ρ_s =

2. плотность грунта в естественном залегании (r) – масса единицы объема грунта с естественной влажностью и природным сложением: r =

3. плотность скелета грунта в сухом состоянии (r_d) – масса твердой компоненты в единице объема грунта при естественной структуре с учетом естественной влажности:

r_d = , где

W – влажность грунта в долях единицы.

Единицы измерения плотности: г/см³ или кг/м³.

Плотность твердых частиц большинства грунтов изменяется от 2,5 до 2,8 г/см³; у ультраосновных пород до 3,0-3,4 г/см³; у кислых 2,63-2,75 г/см³; наличие органического вещества снижает ρ_sдо 1,4 г/см³.

Плотность скальных пород близка к ρ_s. Плотность дисперсных грунтов – от 1,3 до 2,2 г/см³. Величина плотности зависит от минерального состава, влажности и пористости грунтов:

1) с увеличением содержания тяжелых минералов плотность увеличивается, а при увеличении содержания органических веществ – уменьшается;

2) с увеличением W плотность возрастает;

3) с увеличением пористости плотность уменьшается.

Плотность скелета грунта тем выше, чем ниже пористость и выше содержание тяжелых минералов.

Для скальных грунтов r_s» r » r_d; в песчано-глинистых грунтах r_s>r >r_d. Пористость песчано-глинистых, а иногда и скальных (малопрочных) пород, оценивается двумя показателями:

1. пористостью n, характеризующей объем пор в единице объема грунта:

n = = ; (%)

2. коэффициентом пористости е (отношение объема пор к объему твердой части грунта).

е = , (д.ед.); n = или е = .

Под п л а с т и ч н о с т ь ю грунта понимается его способность под воздействием внешних сил изменять форму (деформироваться) без разрыва сплошности и сохранять приданную форму после прекращения этого воздействия.

Пластичностью (при определенной влажности) обладают только глинистые и лессовые грунты, мергели, мел, торф, почвы и некоторые искусственные грунты.

Грунты, обладающие пластичной способностью, могут находиться и в непластичном состоянии. Состояние пластичности или непластичности зависит от количества воды, но сама способность грунта быть пластичным от W не зависит. От W зависит только состояние, но не свойство. В твердом сухом состоянии глина непластична, но способна быть пластичной во влажном состоянии.

Показатели пластичности:

1. предел пластичности W;

2. число пластичности I_p;

3. показатель текучести I_L

1. В зависимости от количества воды грунт может находиться в различных состояниях: твердом, полутвердом, тугопластичном, мягкопластичном, текучепластичном, текучем.

Граничная влажность, при которой грунт переходит из одного состояния в другое, получила название предела пластичности.

При инженерно-геологических исследованиях используются два предела пластичности:

а) верхний предел W _L – граничная влажность, при повышении которой грунт переходит в текучее состояние из пластичного (или предел текучести);

б) нижний предел W_p – граничная влажность, но между твердым и пластичным состоянием грунта (предел раскатывания);

2. Разность в величине влажностей грунта при верхнем и нижнем пределах пластичности называется числом пластичности

I _p= W _L – W _p

3. Для оценки физического состояния связных грунтов применяют показатель текучести I_L, характеризующий степень деформированности грунта при определенной влажности.

I _L =

По числу пластичности, как и по гранулометрическому составу, определяют название грунта:

Таблица 4.1.

Разновидность глинистых грунтов	Число пластичности, I _p
Супесь: песчаная пылеватая Суглинок: легкий песчаный легкий пылеватый тяжелый песчаный тяжелый пылеватый Глина: легкая песчаная легкая пылеватая тяжелая	1-7 1-7 7-12 7-12 12-17 12-17 17-27 17-27 >27

По показателю текучести определяют консистенцию:

Таблица 4.2.

Разновидность глинистых грунтов	Показатель текучести, I _L
Супесь: твердая пластичная текучая Суглинки и глины: твердые полутвердые тугопластичные мягкопластичные текучепластичные текучие	<0 0-1 >1 <0 0-0,25 0,25-0,50 0,50-0,75 0,75-1,00 >1,00

В о д о у с т о й ч и в о с т ь – способность грунтов сохранять механическую прочность и устойчивость при взаимодействии с водой. Водоустойчивость может быть охарактеризована по размокаемости, размягчаемости и размываемости.

Под р а з м о к а е м о с т ь ю понимается способность грунтов терять связность и превращаться в рыхлую массу с полной потерей прочности при взаимодействии со спокойной водой. В основном размокают дисперсные грунты, максимально – лессовидные суглинки и лессы. Сухие грунты размокают быстрее, чем водонасыщенные разности.

Под р а з м я г ч а е м о с т ь ю грунтов понимают способность скальных грунтов снижать свою прочность при взаимодействии с водой. Размягчаемость характеризуется коэффициентом размягчаемости К_рз:

К_рз= ,

где R_c(H₂O) и R_{c (сух)}– временное сопротивление грунта одноосному сжатию в водонасыщенном и воздушно-сухом состоянии.

Скальные грунты подразделяются на размягчаемые (К_рз <0,75) и неразмягчаемые (К_рз ³ 0,75). Магматические и метаморфические породы слабо размягчаются в воде, осадочные – в большей степени. Особенно сильно размягчаются породы, содержащие глинистые частицы.

Под р а з м ы в а е м о с т ь ю грунтов понимают их способность отдавать агрегаты и элементарные частицы движущейся воде. Как правило, быстро размокаемые грунты обладают высокой размываемостью.

Н а б у х а е м о с т ь – способность дисперсных грунтов увеличивать объем в процессе взаимодействия с водой или растворами. Показатели набухания:

1. относительное набухание без нагрузки e _SW;

2. влажность набухания W _н;

3. давление набухания P_н.

По величине e _SW глинистые грунты делятся на ненабухающие (e _SW < 0,04), слабонабухающие (0,08 ³ e _SW³ 0,04), средненабухающие (0,12 ³ e _SW³ 0,08), сильнонабухающие (e _SW> 0,12). Большей величиной набухания обладают монтмориллонитовые глины.

П р о с а д о ч н о с т ь – способность пылеватых грунтов уменьшаться в объеме при взаимодействии с водой.

Взаимодействие грунта с водой показано в таблице 4.3.

В о д о п р о н и ц а е м о с т ь г р у н т о в – способность грунтов пропускать через себя воду. Характеризуется водопроницаемость коэффициентом фильтрации К_ф, под которым понимается количество воды, проходящее в единицу времени (Q) через сечение (F) равное единице при гидравлическом градиенте (I) равном единице. Определяется К_фпо формуле Дарси:

К_ф = , м/ сутки

Хорошо водопроницаемыми являются пески и крупнообломочные грунты; скальные водопроницаемы по трещинам и пустотам. Глинистые грунты считаются водонепроницаемыми (К_ф<0,005 м/сутки). Но и в них возможно движение воды, но при больших давлениях (напорах).

К о р р о з и я – это способность грунтов разрушать различные материалы подземных конструкций сооружений. Характеризуется удельным электросопротивлением (ρ) в Ом*м. Коррозионная активность проявляется при ρ < 100 Ом*м и является весьма высокой при ρ ≤ 5.

Таблица 4.3.

Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 1075; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!