1.2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ
Одной из основных характеристик грунта является плотность. Для грунтов различают: плотность частиц грунта ρs — отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к объему твердой части этого грунта; плотность грунта ρ — отношение массы грунта (включая массу воды в порах) к занимаемому этим грунтом объему; плотность сухого грунта ρd — отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объему (включая имеющиеся в этом грунте поры). Плотность частиц песчаных и пылевато-глинистых грунтов приведена в табл. 1.2.
ТАБЛИЦА 1.2. ПЛОТНОСТЬ ЧАСТИЦ ρs ПЕСЧАНЫХ И ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ
| Грунт | ρs , г/см 3 | |
| диапазон | средняя | |
| Песок | 2,65—2,67 | 2,66 |
| Супесь | 2,68—2,72 | 2,70 |
| Суглинок | 2,69—2,73 | 2,71 |
| Глина | 2,71—2,76 | 2,74 |
Плотность грунта определяется путем отбора проб грунта ненарушенного сложения и последующего анализа в лабораторных условиях. В полевых условиях плотность грунта определяется зондированием и радиоизотопным методом, а для крупнообломочных грунтов — методом «шурфа–лунки».
Плотность сложения грунта (степень уплотненности) характеризуется пористостью n или коэффициентом пористости е и плотностью сухого грунта (табл. 1.3).
ТАБЛИЦА 1.3. РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ОСНОВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ
| Характеристики | Формула |
| Плотность сухого грунта, г/см 3 (т/м 3 ) | ρd = ρ/(1 + w) |
| Пористость % | n = (1 – ρd /ρs)100 |
| Коэффициент пористости | e = n/(100 – n) или e = (ρs – ρd)/ρd |
| Полная влагоемкость | ω0 = eρw /ρs |
| Степень влажности | |
| Число пластичности | Ip = ωL – ωp |
| Показатель текучести | IL = (ω – ωp)/(ωL – ωp) |
Плотность сложения песчаных грунтов определяется также в полевых условиях с помощью статического и динамического зондирования.
1.2.2. Влажность грунтов и характеристики пластичности пылевато-глинистых грунтов
Влажность грунтов определяют высушиванием пробы грунта при температуре 105°С до постоянной массы. Отношение разности масс пробы до и после высушивания к массе абсолютно сухого грунта дает значение влажности, выражаемое в процентах или долях единицы. Долю заполнения пор грунта водой — степень влажности Sr рассчитывают по формуле (см. табл. 1.3). Влажность песчаных грунтов (за исключением пылеватых) изменяется в небольших пределах и практически не влияет на прочностные и деформационные свойства этих грунтов.
Характеристики пластичности пылевато-глинистых грунтов — это влажности на границах текучести ωL и раскатывания ωp , определяемые в лабораторных условиях, а также число пластичности Ip и показатель текучести IL вычисляемые по формулам (см. табл. 1.3). Характеристики ωL , ωp и Iр являются косвенными показателями состава (гранулометрического и минералогического) пылевато-глинистых грунтов. Высокие значения этих характеристик свойственны грунтам с большим содержанием глинистых частиц, а также грунтам, в минералогический состав которых входит монтмориллонит.
Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения
Источник
Плотность грунта
В таблице представлена плотность грунта в естественном залегании в размерности кг/м 3 . Плотность приведена с учетом естественной структуры грунта и природной влажности для таких грунтов, как: алевролиты, аргилиты, гравийно-галечные грунты, известняки, пески и т. д.
Грунт представляет собой разнообразные горные породы, осадки, почвы и некоторые искусственные образования и в общем случае состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной.
Фазы грунта динамически взаимодействуют. Твердые частицы грунтов состоят из породообразующих минералов. Жидкая составляющая грунта представляет собой воду, различной степени минерализации. Содержащиеся в грунте газы могут находиться как в свободном состоянии, так и растворены в воде.
Плотность грунта с учетом его естественной влажности и содержания газов представляет собой отношение массы грунта к занимаемому им объему и определяется по формуле:
где m — масса грунта;
V — объем грунта с учетом влаги и газов;
m1, V1, m2, V2, m3, V3 — соответственно масса и объем твердой, жидкой и газообразной фаз грунта.
Примечание: поскольку масса газообразной компоненты грунта пренебрежительно мала и не влияет на общую плотность, на практике ей можно пренебречь.
Следует отметить, что плотность грунта определяется индивидуальной плотностью слагающих его компонентов, зависит от состава грунта, его структуры и составляет величину от 700 до 3300 кг/м 3 .
К грунтам с высокой плотностью в естественном состоянии можно отнести такие грунты, как: кварциты, граниты, гнейсы, диориты, сиениты, габбро, андезиты, базальты, порфириты, трахтиты, мрамор, ангидриты, кремень.
К легким грунтам с низким показателем естественной плотности относятся: котельные шлаки, пемза, туф, торф, мягкие известняки, грунты растительного слоя.
| Грунт | Плотность, кг/м 3 |
|---|---|
| Алевролиты | |
| Слабые, низкой прочности | 1500 |
| Крепкие, малопрочные | 2200 |
| Аргилиты | |
| Крепкие, плитчатые, малопрочные | 2000 |
| Массивные, средней прочности | 2200 |
| Вечномерзлые и мерзлые сезонно-протающие грунты | |
| Растительный слой, торф, заторфованные грунты | 1150 |
| Пески, супеси, суглинки и глины без примесей | 1750 |
| Пески, супеси, суглинки и глины с примесью гравия, гальки, дресвы, щебня в количестве до 20% и валунов до 10% | 1950 |
| Пески, супеси, суглинки и глины с примесью гравия, гальки, дресвы, щебня в количестве более 20% и валунов более 10%, а также гравийно-галечные и щебенисто-дресвяные грунты | 2100 |
| Глина | |
| Мягко- и тугопластичная с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10% | 1750 |
| Мягко- и тугопластичная без примесей | 1800 |
| Мягко- и тугопластичная с примесью более 10% | 1900 |
| Мягкая карбонная | 1950 |
| Твердая карбонная, тяжелая ломовая сланцевая | 1950…2150 |
| Гравийно-галечные грунты (кроме моренных) | |
| Грунт при размере частиц до 80 мм | 1750 |
| Цементированная смесь гальки, гравия, мелкозернистого песка и лёссовидной супеси | 1900…2200 |
| Грунт при размере частиц более 80 мм | 1950 |
| Грунт при размере частиц более 80 мм, с содержанием валунов до 10% | 1950 |
| Грунт при размере частиц более 80 мм, с содержанием валунов до 30% | 2000 |
| Грунт при размере частиц более 80 мм, с содержанием валунов до 70% | 2300 |
| Грунт при размере частиц более 80 мм, с содержанием валунов более 70% | 2600 |
| Грунты ледникового происхождения (моренные) | |
| Пески, супеси и суглинки при коэффициенте пористости или показателе консистенции более 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 10% | 1600 |
| Пески, супеси и суглинки при коэффициенте пористости или показателе консистенции до 0,5, а также глины при показателе консистенции более 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 10% | 1800 |
| Глины при показателе консистенции до 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 10% | 1850 |
| Пески, супеси, суглинки и глины при коэффициенте пористости или показателе консистенции более 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 35% | 1800 |
| То же, до 65% | 1900 |
| То же, более 65% | 1950 |
| Пески, супеси, суглинки и глины при коэффициенте пористости или показателе консистенции до 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 35 % | 2000 |
| То же, до 65% | 2100 |
| То же, более 65% | 2300 |
| Валунный грунт (содержание частиц крупнее 200 мм более 50%) при любых показателей пористости и консистенции | 2500 |
| Грунт растительного слоя | |
| Без корней кустарника и деревьев | 1200 |
| С корнями кустарника и деревьев | 1200 |
| С примесью щебня, гравия или строительного мусора | 1400 |
| Диабазы | |
| Сильно выветрившиеся, малопрочные | 2600 |
| Слабо выветрившиеся, прочные | 2700 |
| Незатронутые выветриванием, крепкие, очень прочные | 2800 |
| Незатронутые выветриванием, особо крепкие, очень прочные | 2900 |
| Доломиты | |
| Мягкие, пористые, выветрившиеся, средней прочности | 2700 |
| Плотные, прочные | 2800 |
| Крепкие, очень прочные | 2900 |
| Змеевик (серпентин) | |
| Выветрившийся малопрочный | 2400 |
| Средней крепости и прочности | 2500 |
| Крепкий, прочный | 2600 |
| Известняки | |
| Мягкие, пористые, выветрившиеся, малопрочные | 1200 |
| Мергелистые слабые, средней прочности | 2300 |
| Мергелистые плотные, прочные | 2700 |
| Крепкие, доломитизированные, прочные | 2900 |
| Плотные окварцованные, очень прочные | 3100 |
| Кварциты | |
| Сланцевые, сильно выветрившиеся, средней прочности | 2500 |
| Сланцевые, средне выветрившиеся, прочные | 2600 |
| Слабо выветрившиеся, очень прочные | 2700 |
| Не выветрившиеся, очень прочные | 2800 |
| Не выветрившиеся, мелкозернистые, очень прочные | 3000 |
| Конгломераты и брекчии | |
| Слабосцементированные, а также из осадочных пород на глинистом цементе, малопрочные | 1900…2100 |
| Из осадочных пород на известковом цементе, средней прочности | 2300 |
| Из осадочных пород на кремнистом цементе, прочные | 2600 |
| С галькой из изверженных пород на известковом и кремнистом цементе, очень прочные | 2900 |
| Коренные глубинные породы (граниты, гнейсы, диориты, сиениты, габбро и др.) | |
| Крупнозернистые, выветрившиеся и дресвяные, малопрочные | 2500 |
| Среднезернистые, выветрившиеся, средней прочности | 2600 |
| Мелкозернистые, выветрившиеся, прочные | 2700 |
| Крупнозернистые, не затронутые выветриванием, прочные | 2800 |
| Среднезернистые, не затронутые выветриванием, очень прочные | 2900 |
| Мелкозернистые, не затронутые выветриванием, очень прочные | 3100 |
| Микрозернистые, порфировые, не затронутые выветриванием, очень прочные | 3300 |
| Коренные излившиеся породы (андезиты, базальты, порфириты, трахтиты и др.) | |
| Сильно выветрившиеся, средней прочности | 2600 |
| Слабо выветрившиеся, прочные | 2700 |
| Со следами выветривания, очень прочные | 2800 |
| Без следов выветривания, очень прочные | 3100 |
| Не затронутые выветриванием, микроструктурные, очень прочные | 3300 |
| Лёсс | |
| Мягкопластичный | 1600 |
| Тугопластичный с примесью гравия или гальки | 1800 |
| Твердый | 1800 |
| Мел | |
| Мягкий, низкой прочности | 1550 |
| Плотный, малопрочный | 1800 |
| Мергель | |
| Мягкий, рыхлый, низкой прочности | 1900 |
| Средний, малопрочный | 2300 |
| Плотный средней прочности | 2500 |
| Мусор строительный | |
| Рыхлый и слежавшийся | 1800 |
| Сцементированный | 1900 |
| Песок | |
| Без примесей | 1600 |
| Барханный и дюнный | 1600 |
| С примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10% | 1600 |
| То же, с примесью более 10% | 1700 |
| Песчаник | |
| Выветрившийся, малопрочный | 2200 |
| На глинистом цементе средней прочности | 2300 |
| На известковом цементе, прочный | 2500 |
| Плотный, на известковом или железистом цементе, прочный | 2600 |
| Кремнистый, очень прочный | 2700 |
| На кварцевом цементе, очень прочный | 2700 |
| Ракушечники | |
| Слабо цементированные, низкой прочности | 1200 |
| Сцементированные, малопрочные | 1800 |
| Сланцы | |
| Выветрившиеся, низкой прочности | 2000 |
| Окварцованные, прочные | 2300 |
| Песчаные, прочные | 2500 |
| Кремнистые, очень прочные | 2600 |
| Окремнелые, очень прочные | 2600 |
| Слабо выветрившиеся и глинистые | 2600 |
| Средней прочности | 2800 |
| Солончаки и солонцы | |
| Мягкие, пластичные | 1600 |
| Твердые | 1800 |
| Суглинки | |
| Легкие и лёссовидные, мягкопластичные без примесей | 1700 |
| То же, с примесью гальки, щебня, гравия или строительного мусора до 10% и тугопластичные без примесей | 1700 |
| Легкие и лёссовидные, мягкопластичные с примесью гальки, щебня, гравия, или строительного мусора более 10%, тугопластичные с примесью до 10%, а также тяжелые, полутвердые и твердые без примесей и с примесью до 10% | 1750 |
| Тяжелые, полутвердые и твердые с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора более 10% | 1950 |
| Супеси | |
| Легкие, пластичные без примесей | 1650 |
| Твердые без примесей, а также пластичные и твердые с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10% | 1650 |
| То же, с примесью до 30% | 1800 |
| То же, с примесью более 30% | 1850 |
| Торф | |
| Без древесных корней | 800…1000 |
| С древесными корнями толщиной до 30 мм | 850…1050 |
| То же, более 30 мм | 900…1200 |
| Трепел | |
| Слабый, низкой прочности | 1500 |
| Плотный, малопрочный | 1770 |
| Чернозёмы и каштановые грунты | |
| Твердые | 1200 |
| Мягкие, пластичные | 1300 |
| То же, с корнями кустарника и деревьев | 1300 |
| Щебень | |
| При размере частиц до 40 мм | 1750 |
| При размере частиц до 150 мм | 1950 |
| Шлаки | |
| Котельные, рыхлые | 700 |
| Котельные, слежавшиеся | 700 |
| Металлургические невыветрившиеся | 1500 |
| Прочие грунты | |
| Пемза | 1100 |
| Туф | 1100 |
| Дресвяной грунт | 1800 |
| Опока | 1900 |
| Дресва в коренном залегании (элювий) | 2000 |
| Гипс | 2200 |
| Бокситы плотные, средней прочности | 2600 |
| Мрамор прочный | 2700 |
| Ангидриты | 2900 |
| Кремень очень прочный | 3300 |
Плотность грунтов на практике определяет различными методами. В зависимости от влажности, структуры и механических свойств грунта применяют следующие методы определения плотности:
- режущим кольцом;
- взвешиванием в воде парафинированных образцов;
- взвешиванием в нейтральной жидкости;
- пикнометрические методы.
- Алексеев В. М., Калугин П. И. Физико-механические свойства грунтов и лабораторные методы их определения. Воронеж, гос. арх.-строит. ун-т, 2009 — 89 с.
- ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация.
- ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.
- Территориальные единичные расценки на строительные работы ТЕР-2001-01. Земляные работы. — СПб: ГУ «Центр мониторинга и экспертизы цен», 2008 — 293 с.
- Юрик Я. В. Основные характеристики физико-механических свойств грунтов. Таблицы для расчета. Киев: «Будiвельник», 1976 — 216 с.
Источник