7.3. Речовинний склад.

Тверда фаза складається із мінеральної та органічної частин. Мінеральна частина складається із первинних мінералів, що перейшли з материнської породи, і вторинних, що утворилися пізніше, внаслідок руйнування і перетворення первинних мінералів.

Первинні мінерали - це уламки кварцу, польових шпатів, лусочки слюд; вторинні - це глинисті мінерали (каолініт, монтморилоніт, гідрослюда), карбонати, оксиди і гідрооксиди заліза, алюмінію, кремнію та ін. Первинні мінерали є скелетом ґрунту, а вторинні є його цементом. Великий вплив на властивості ґрунту мають глинисті мінерали, (особливо монтморилоніт), а також водорозчинні мінерали.

Ґрунти також містять деяку кількість органічних домішок. Це можуть бути торф і гумус.

Гумусом називають складний комплекс органо-мінеральних сполук, що утворилися внаслідок біохімічних перетворень, зв'язаних із життєдіяльністю різних мікроорганізмів. До складу гумусу входить вуглець, кисень, водень і азот.

Торф являє собою напіврозкладену масу рослинних залишків, у яких в залежності від ступеню розкладення інколи можна розпізнати будову речовини, з якої він утворився.

Наявність органічних речовин підвищує вологоємкість, пластичність ґрунту, здатність до набрякання, знижує водопроникність і водовіддачу.

За наявності 5% органічних домішок в піщаних і 10% в глинистих ґрунтах останні не можуть використовуватись як основи будівель і споруд

7.4. Гранулометричний склад ґрунту

Кожна пухка пилувато - глиниста порода складається із уламків різноманітних розмірів. Уламки (частки) приблизно однакового розміру об'єднуються у групи, які називаються фракціями. Кількісний вміст цих фракцій називається гранулометричним складом. Ця дуже важлива характеристика ґрунту має суттєве значення для оцінки їх літології і фізико-механічних властивостей.

Гранулометричний склад сипких пухких ґрунтів (пісок, гравій і т. ін.) визначають ситовим методом: ґрунт сіють через сита з різними розмірами отворів.

Значно складніше визначити гранулометричний оклад глинистих ґрунтів (супісків, суглинків, глини). Ці породи потребують різних видів попередньої підготовки:

- це мікроагрегатна, коли зцементовані групи зерен (агрегати), попередньо руйнують до мікреагрегатів;

- напівдисперсна, коли руйнують значну частину мікро агрегатів;

- дисперсна, коли руйнують мікроагрегати та ультрамікроагрегати і у складі суспензії залишаються тільки монозерна.

У кожному випадку ґрунт спочатку розтирають у ступі, потім кип'ятять у дистильованій воді, а далі розділяють частки різними методами (піпеточним, аерометричним, відкаламучуванням), що основані на різних швидкостях осідання часток різного розміру у спокійній воді після її скаламучування (закон Стокса).

7.5. Основні фізичні властивості ґрунтів

Основними фізичними властивостями ґрунтів є щільність часток, щільність ґрунту і його вологість.

Значення щільності входить до багатьох розрахункових формул: при визначенні тиску ґрунту на підпірну стінку, в розрахунках стійкості зсувних схилів, укосів, при визначенні тиску на ґрунт в підвалинах будівель, осіданні споруд і т. ін.

Щільність(густина) часток ґрунту (_S) - це відношення маси часток, висушених за температури 100...105°C, до об'єму витиснутої ними води. Щільність часток ґрунту залежить від мінерального складу ґрунту. Домішки органічних речовин, сульфатів та інших легких мінералів знижують густину часток ґрунту до 2.4...2.5 г/см³, глинистий ґрунт має густину часток в межах 2.65...2.7 г/cм³, піщаний – 2.6 г/см³.

Значення щільності часток використовується в розрахунках.

Щільність ґрунту () - це відношення маси ґрунту (m) до загального його об’єму (V):

= m/V, г/см³

Визначається щільність за методом ріжучих кілець. Щільність ґрунтів змінюється в досить широких межах і свідчить про потенційну можливість ущільнення ґрунту.

Вологість ґрунту (W) - це відношення маси води до маси твердих часток. Визначається методом висушування при 105°С.

Розглянуті характеристики встановлюються безпосередньо на зразках ґрунту експериментальним шляхом. З допомогою формул за цими характеристиками визначають похідні характеристики: щільність сухого ґрунту, пористість, коефіцієнт пористості, ступінь вологості.

Щільність сухого ґрунту (_d) - це відношення маси твердих часток (m_s) до загального об'єму ґрунту ; щільність сухого ґрунту також визначається з виразу:

_d = /(1+W).

У практиці будівництва ця величина використовується для оцінки ущільнення ґрунту.

Пористість (n) - це відношення об'єму пор (V_n) до загального об’єму ґрунту, визначається за формулою

, або .

Найбільшу пористість мають пилувато-глинисті ґрунти (леси 50...52%, глини до 60...70%, піски 28...35% ).

Коефіцієнт пористості (е) - це відношення об’єму пор до об'єму твердих часток. (V_S)

, або 100%.

Коефіцієнт пористості, що характеризує щільність ґрунту, застосовують набагато ширше, ніж пористість. Так, за величиною коефіцієнта пористості піщані ґрунти поділяють на щільні (e<0.55), ґрунти з середньою щільністю (0.55…0.75) і пухкі (e>0.75). Чим більша щільність ґрунту, тим менше значення має коефіцієнт пористості, отже щільніший ґрунт має кращі будівельні властивості, ніж пухкий.

Ступінь вологості характеризує ступінь заповнення пор ґрунту водою і змінюється від 0 до 1. Ступінь вологості визначається за формулою

,

де _W = 1 гр/см³, густина води.

За ступінню вологості піщані ґрунти розділяють на маловологі (S_r < 0.5), вологі (S_r = 0.5...0.8) та насичені водою (S_r > 0.8).

Наведені вище характеристики використовують для розрахунку основ, визначення розмірів фундаментів та величини їх осідання.