1.1.2 Пористость – n

Пористость - это отношение объема всех мелких и не сообщающихся пустот в данном образце породы ко всему объему образца:

Коэффициент пористости – это отношение объема пор к объему твердой части (скелета) грунта:

Пористость и коэффициент пористости связаны следующей формулой:

Пористость грунтов определяется расчетом, так как лабораторные методы непригодны в связи с тем, что при заполнении пор водой породы набухают, и тем самым их пористость возрастает, и уже не будет соответствовать естественной пористости грунтов. Пористость определяется через показатель плотности минеральной части породы по формулам:

Коэффициент пористости равен:

Коэффициент пористости (ε) песчаных и глинистых пород – это одна из основных характеристик, используемых при расчетах осадок сооружений (СНиП II - 15 - 74).

1.1.3 Влажность – w

Влажность характеризуется количеством воды, заполняющей поры породы (см. таблицу 1.1).

Физическое состояние и свойства ГП зависят от их влажности, которая определяется отношением массы воды, заполняющей поры к массе сухой породы. Это весовая влажность:

(1.9)

где g_п, g_s – масса пор породы с воздухом и с пластовой водой и абсолютно сухая масса грунта, соответственно, г;

W – влажность весовая или естественная, %.

Влажность выражается в долях единиц или в процентах.

Преобразуем, формулы 1.9 и 1.10, и получим взаимосвязь влажности с плотностью породы:

То есть, чем выше влажность, тем больше плотность породы.

Если влажность определена по естественным образцам породы, она называется естественной – W_ест.

Влажность песчаных и глинистых пород может изменяться в значительных пределах. Например, влажность песка в зоне аэрации – 4÷5 %, в зоне капиллярного поднятия и насыщения – 27÷30 % и достигает 40 %; влажность глинистых пород, современных, достигает 80-90 %, а уплотненные глины имеют влажность от 12÷15 % до 50÷60 %, а в аргиллитах (плотные глины) снижается до 3÷5 %.

Из одного состояния в другое глинистая порода переходит только при определенном значении влажности. Влажность, при которой грунт нарушенного сложения переходит из твердого состояния в пластичное, или наоборот, называется границей раскатывания (W_р). Влажность, при которой связный грунт нарушенного сложения переходит из пластичного состояния в текучее, или наоборот, называется границей текучести (W_т).

Разница между границей текучести (W_т) и границей раскатывания (W_р) называется числом пластичности (I_p) – это интервал влажности, в пределах которого глинистый грунт, лишенный кристаллических структурных связей (перемятый), находится в пластичном состоянии. Это такое состояние, когда под действием внешней силы они могут принимать различную форму и сохранять ее после устранения этой силы, не изменяя при этом своего объема.

Если сравнить естественную влажность породы с характерными влажностями, соответствующими пределам консистенции, то можно получить приближенное представление о ее состоянии, как это показано в таблице 1.2.

Так, например, если W>Wт, то глинистая порода после нарушения естественного сложения должна стать текучей, если Wр<W<Wт – пластичной и если W<Wр – твердой.

Поэтому при оценке консистенции глинистых пород в условиях естественного залегания это обстоятельство следует учитывать.

Согласно строительным нормам и правилам на проектирование естественных оснований зданий и сооружений, для ориентировочного суждения о состоянии глинистых пород в условиях естественного залегания следует определять показатель консистенции:

где В(I_р) - показатель текучести,

W – весовая влажность,

W_р - влажность на границе пластичности (раскатывания),

W_т - влажность на границе текучести.

Удобной характеристикой состояния глинистых пород является показатель их относительной консистенции (Дк), который связан с показателем консистенции следующим уравнением:

Однако критерии для классификации и оценки консистенции глинистых пород естественного сложения пока не установлены.

Таблица 1.2 - Физические свойства глинистых пород нарушенного сложения

Пример значений		Физическое состояние глинистых после нарушения естественного сложения
Консистен-ция (показатель текучести)	Относитель-ная консистен-ция	Физическое состояние после нарушения естественного сложения	Консистен-ция (форма)	Соотно- шение влажностей
В(Iр)	Дк
1	2	3	4	5
1,700	-0,700	текучее	жидкотекучая	W>Wт
1,040	-0,040	текучее	вязкотекучая	W≥Wт
0,950	0,050	переход от текучей к пластичной	липко-пластичная	W ≤ Wт
0,560	0,440	пластичное	вязко-пластичная	Wр<W<Wт
0,600	0,400	пластичное	вязко-пластичная	Wр<W<Wт
0,000	1,000	полутвердое	полутвердая	W=Wр
-0,260	1,260	переход от полутвердой к твердой	полутвердая	W≤Wр
-1,800	2,800	твердое	твердая	W<Wр