Основания и фундаменты

1. Основные физические характеристики грунта и способы их определения

Сложность строения природных грунтов и влияние на них физико-геологических процессов вызывают необходимость пи оценке грунтов определять их свойства в условиях естественного залегания, или по образцам естественной ненарушенной структуры.

Основным отличием природных грунтов от скальных пород являются отсутствие спайности и значительная пористость.

Для определения физических свойств грунтов (пористости, водонасыщенности и пр.) необходимо знать три простейших показателя: - объемный вес грунта естественной структуры; - удельный вес твердых частиц грунта; - природную влажность грунта.

Объемный вес грунта . Величина объемного веса грунта обусловливается геологической историей формирования и последующего существования грунта. Ее определяют особенно тщательно по образцам с ненарушенной структурой, взятой из буровых скважин специальным прибором «грунтоносом» с минимальным нарушением структуры, или из шурфов – особенно режущим кольцом: его следует вычислять с достаточной точностью, так как он является важнейшей исходной характеристикой грунтов, без знания которой невозможно определить целый ряд показателей, входящих в уравнение механики грунтов.

Объемным весом грунта называется отношение веса всего грунта (со всеми включениями) к его объему: где - вес твердых частиц; - вес воды в порах грунта (вес воздуха по незначительности не учитываем); - объем твердых частиц; - объем пустот (пор).

Объемный вес скелета грунта

Объемный вес воды - отношение веса воды в некотором объеме к величине этого объема, равный

Удельный вес грунта является показателем, главным образом, минералогического состава данного грунта и определяется пикнометрически. Для большинства грунтов он меняется в незначительных пределах – от 2,5 до 2,8 и в среднем равен для песков 2,65 и для глин – 2,7 тс/м³.

Удельным весом грунта называется отношение веса твердых частиц грунта только к их объему:

Влажность грунта определяется по результатам взвешивания естественной пробы грунта и после его полного высушивания (при 105⁰С).

Влажностью грунта (весовой) называют отношение веса воды к весу высушенного грунта (или к весу твердых частиц):

Коэффициентом пористости и коэффициент водонасыщенности. Коэффициентом пористости грунта называется отношение объема пор грунта к объему его скелета: где - объем пор в единице объема грунта; - объем твердых частиц также в единице объема грунта. Очевидно, что

Объем твердых частиц грунта будет равен отношению веса твердых частиц в единице объема (числено равного ) к их удельному весу , т.е.

Тогда, принимая во внимание, что получим

Что касается объемного веса скелета грунта , то его легко определить, учитывая, что влажность грунта равна отношению веса воды к весу скелета, откуда объемный вес грунта равен

Коэффициентом водонасыщенности грунтов (индексом водонасыщенности) называется отношение природной влажности грунта к его полной влагоемкости соответствующей полному заполнению пор грунта водой:

При полном заполнении пор грунта водой влажность будет равна отношению веса воды в объеме пор к весу твердых частиц Коэффициент пористости полностью водонасыщенного грунта равен произведению влажности на удельный вес.