Основные понятия механики грунтов

Механика грунтов - научная дисциплина, в которой изучаются напряженно-деформированное состояние грунтов и грунтовых массивов, условия прочности грунтов, давления на ограждения, устойчивость грунтовых массивов против сползания и разрушения, взаимодействие грунтовых массивов с сооружениями и ряд других вопросов. Механика грунтов является составной частью геомеханики.

Грунт - горные породы, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объек­том инженерно-строительной деятельности человека.

Грунты могут служить:

1) материалом оснований зданий и сооружений;

2) средой для размещения в них сооружений;

3) материалом самого сооружения.

Для рационального использования грунтов в строительной практике проводят физико-механические исследования грунтов, включающие определение физических и механических (прочностных и деформационных) характеристик отобранных проб грунта. Комплексные исследования осуществляются как в лабораторных, так и в полевых условиях.

Структура грунта — размер, форма и количествен­ное (процентное) соотношение слагающих грунт частиц.

Текстура грунта — пространственное расположение слагающих грунт элементов с разными составом и свойствами.

1.Физические свойства грунтов

Плотность грунта  - это отношение массы грунта к его объему. Эта характеристика зависит от плотности слагающих грунт минералов.

Плотность частиц грунта _s – отношение массы твердых (скелетных) частиц грунта к их объему.

Плотность сухого грунта (плотность скелета грунта) _d - отношение массы грунта за вычетом массы воды и льда в его порах к его первоначальному объему, вычисляют по формуле:

где  — плотность грунта, г/см³;

W — влажность грунта, д. е.

Коэффициент пористости е – отношение объема пор к объему твердых частиц грунта. Определяется по формуле:

где _s — плотность частиц грунта, г/см³;

_d — плотность сухого грунта, г/см³.

Пористость - суммарный объем всех пор в единице объема грунта, независимо от их величины, заполнения и характера взаимосвязи.

Степень водопроницаемости  характеристика, отражающая способность грунтов пропускать через себя воду и количественно выражающаяся в коэффициенте фильтрации К_ф, м/сут.

Коэффициент фильтрации К_ф - это численная характеристика водопроницаемости (способности грунта фильтровать воду).

Градиент напора – отношение разности напора воды к длине пути фильтрации.

Коэффициент водонасыщения S_r, д. е. — степень заполнения объема пор водой. Определяется по формуле:

где W — природная влажность грунта, д. е.;

е — коэффициент пористости;

_s — плотность частиц грунта, г/см³;

_w — плотность воды, принимаемая равной 1 г/см³.

Влажность грунта w - отношение массы воды в объеме грунта к массе этого грунта, высушенного до постоянной массы.

Гигроскопическая влажность w_g – влажность грунта в воздушно-сухом состоянии, т.е. в состоянии равновесия с влажностью и температурой окружающего воздуха.

Влагоемкость (гигроскопическая, максимальная молекулярная) - способность грунтов вмещать в порах и удерживать на поверхности частиц то или иное количество воды.

Водоотдача - способность грунта, насыщенного водой, отдавать ее под действием силы тяжести.

Водопроницаемость - способность грунта пропускать через себя некоторое количество воды в единицу времени.

Водонасыщение - это свойство дисперсных грунтов впитывать и удерживать в себе свободную воду.

Граница текучести w_L — влажность грунта, при которой грунт находится на границе пластичного и текучего состояний.

Граница раскатывания (пластичности) w_p — влажность грунта, при кото­рой грунт находится на границе твердого и пластичного состояний.

Число пластичности I_p — разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести W_L и на границе раскатывания W_p.

Показатель текучести I_L — отношение разности влажностей, соответствующих двум состояниям грунта: естественному W и на границе раскатывания W_p, к числу пластич­ности I_p.

Оптимальная влажность грунта W_опт – влажность грунта, при которой достигнута максимальная плотность скелета грунта.

Угол естественного откоса песков - это предельный угол свободного отсыпания песка, при котором грунтовая масса находится в устойчивом состоянии.

Консистенция - степень подвижности частиц глинистого грунта, обусловленная различным содержанием в нем воды. Характеризует глинистые грунты и бывает твердой, пластичной или текучей.

Пластичность - способность грунта изменять форму без нарушения сплошности под воздействием внешних усилий и сохранять приданную форму после устранения воздействия.