отношение веса всего грунта к его объему это
Физические свойства
Физические свойства грунтов являются характеристиками, которые описывают физическое состояние того или иного грунта, а также его способность к изменению своего состояния под воздействием различных физико-химических факторов.
Для точного определения наименования грунта и его основных характеристик, необходимых для принятия проектных решений в строительстве, обязательно определение физических характеристик лабораторным путем.
Основные физические характеристики грунтов следующие:
Границы текучести и раската;
Плотность минеральных частиц;
Содержание органического вещества;
Степень разложения (для торфов);
Максимальная плотность и оптимальная влажность.
Влажность
Природная влажность грунта — это количество воды, содержащееся в порах грунта в условиях естественного залегания. От природной влажности грунта зависит его несущая способность и при повышенной влажности грунт может снижать свои прочностные характеристики в несколько раз. Пониженная влажность грунта так же является неблагоприятным свойством, так как грунты с низкой влажностью предрасположены к просадочности.
В лабораторных условиях природная влажность определяется путем высушивания грунта до постоянного веса при температуре 105° С. Для определения влажности необходимо следующее оборудования: сушильный шкаф, весы, алюминиевые или стеклянные бюксы, эксикатор с хлористым кальцием.
Плотность
Одной из основных характеристик грунта является плотность. Для того, чтобы в лабораторных условиях определить плотность грунта необходимо вычислить отношение массы вещества к его объему. Плотность зависит от минерального состава, пористости и влажности.
Кроме метода режущего кольца для определения плотности так же применяют метод парафинирования. Объем образца грунта методом парафинирования определяется по закону Архимеда вес тела погруженного в воду уменьшается на величину, равную массе жидкости вытесненной телом.
Плотность скального грунта определяется методом непосредственных измерений, если из него можно вырезать (выпилить) образец правильной геометрической формы.
Границы текучести и раската
Кроме природной влажности грунтов при принятии проектных решений важно знать влажность грунта на границе текучести и раската. Влажность на верхней границе пластичности называется границей текучести и характеризует переход грунта из пластичного в текучее состояние, т.е. показатель текучести изменяется с изменением содержания в конкретном грунте воды. Эту влажность условно определяют как влажность такого состояния грунта, при которой балансирный конус (конус Васильева) погружается под действием собственной массы за 5 с на глубину 10 мм.
Влажность на нижней границе пластичности называется границей раскатывания. При этой влажности происходит потеря пластичности грунта. Граница раскатывания характеризуется весовой влажностью грунта, при незначительном уменьшении которой пластичное тесто, приготовленное из грунта и воды, при раскатывании в жгут толщиной 3 мм начинает распадаться на кусочки длиной 3-10 мм.
Данный вид испытания помогает определить целый ряд инженерно-геологических свойств глинистых горных пород.
Плотность минеральных частиц
Плотность минеральных частиц – отношение массы твердых частиц к их объему.
Для определения плотности минеральных частиц используется стеклянный сосуд определённой формы и известным объёмом – пикнометр, а также дополнительные инструменты – эксикатор, ступка с пестиком, термометр, сушильный шкаф, бюксы и песчаная баня. Результаты исследования заносятся в журнал и проводятся вычисления необходимого показателя – плотности минеральных частиц грунта. Чаще всего пикнометр используется для определения плотности твёрдых веществ, либо очень вязких жидкостей, для которых измерение плотности другими средствами измерения не представляется возможным. Данный метод очень прост, но для уменьшения погрешности испытания необходимо проводить с использованием высокоточных весов.
Плотность минеральных частиц грунта является важным качественным показателем для определения нормативных значений прочностных и деформационных характеристик, которые, в свою очередь, позволяют оценить несущую способность грунтов, и возможность их дальнейшего использования в качестве оснований фундаментов.
Гранулометрический состав
Гранулометрическим составом грунта называется содержание в нем частиц различной величины, выраженное в процентах к весу абсолютно сухого образца. Гранулометрический состав является основной характеристикой грунта, от которой зависят другие физические характеристики: плотность, влажность, пористость и коэффициент фильтрации. В условиях лаборатории проводить исследования грунта на гранулометрический состав возможно следующими способами: ситовой (разделение частиц грунта по размеру частиц путем просеивания его через набор сит с отверстиями разного диаметра), ареометрический (измерение плотности отстаиваемой суспензии ареометром через определенные промежутки времени) и пипеточный (основан на учете скорости падения частиц в спокойной воде). Ситовой способ используется на песчаных грунтах, а пипеточный и ареометрический способы – на глинистых.
Содержание органического вещества
Степень разложения торфов
Степенью разложения грунта называется соотношение между количеством гумуса и неразложившегося органического волокна (%).
На основании учета степени разложения, торфы подразделяются на слаборазложившиеся (степень разложения R=5-20%), среднеразложившиеся (R=20-30%), хорошо разложившиеся (R=30-40%) и сильноразложившиеся (R>40%).
Определение степени разложения торфа в лабораторных условиях производится микроскопическим способом и центрифугированием, основанным на разделе гумусовой и волокнистой фракций торфа при вращении в центрифуге с последующим взвешиванием или определением степени разложения с помощью графика.
Степень разложения грунтов является одним из важнейших свойств, которое необходимо учитывать при строительстве.
Коэффициент фильтрации
Коэффициент фильтрации – это величина, характеризующая водопропускную способность грунтов. Единицей измерения при этом является количество метров в сутки. Расчет ведется с учетом гидравлического градиента, равного единице.
Коэффициент выветрелости
Коэффициент выветрелости в лабораторных условиях определяют с помощью следующих приборов: полочный барабан со скоростью вращения 50-70 об/мин, сито с сеткой № 2 по ГОСТ 6613-86 с поддоном, весы лабораторные.
Максимальная плотность и оптимальная влажность
При проектировании и строительстве земляных сооружений из песчаных и глинистых пород необходимо обеспечить наибольшую их устойчивость и прочность. Это достигается уплотнением пород до максимальной плотности при оптимальной влажности. Одним из основных критериев качества выполнения подготовительных работ на строительных участках служит коэффициент уплотнения грунта.
Стандартное уплотнение грунта в лабораторных условиях производят на приборе СоюздорНИИ по ГОСТ 22733-2016.
Ваша заявка отправлена
Мы скоро свяжемся с Вами!
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 
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 105 0 С).
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.
2. Классификация грунтов, показатели, по которым устанавливается наименование и состояние грунта
Классификационные показатели грунтов применяются для отнесения грунтов к той или иной категории, чтобы предусмотреть в самых общих чертах поведение грунтов при возведении на них сооружений и выбрать нормативные давления на грунтовые основания, а в отдельных случаях и установить возможность применения в расчетах тех или иных теоретических решений механики грунтов.
К классификационным показателям грунтов относят вещественный состав грунтов и характеристики физического состояния. Последние характеристики являются в известной мере условными, позволяющими косвенным путем определить приближенно некоторые расчетные показатели механических свойств грунтов, использовав, например, нормативные данные и другие материалы.
В состав природных грунтов входят разнообразнейшие элементы, которые при рассмотрении можно объединить в следующие три группы: твердые минеральные частицы, вода в различных видах и состояниях, газообразные включения.
Весьма существенным фактором в оценке свойств твердых грунтовых частиц является их минералогический состав.
Все крупнообломочные и песчаные грунты по размерам минеральных частиц по СНиПу разделяют на следующие виды.
1. Крупнообломочные грунты с содержанием частиц крупнее 2 мм более 50% по весу.
2. Песчаные грунты с содержанием частиц: крупнее 2 мм более 25% по весу – гравелистые; крупнее 0,5 мм более 50% по весу – крупнозернистые; крупнее 0,25 мм более 75% по весу – пылеватые. За песчаные частицы принимают все частицы размером более 0,05 мм, а за пылеватые – от 0,05 до 0,005 мм.
3. Глинистые грунты ввиду их большого разнообразия по величине, форме и минералогическому составу не разделяются на группы. Следует лишь указать, что к глинистым частицам грунтов относят все минеральные частицы размером примерно от 0,01 мкм до нескольких микрометров.
Для глинистых грунтов первостепенное значение имеет не только общий зерновой состав и содержание мелких и мельчайших частиц, а главное, диапазон влажности, в котором грунт будет пластичным, и пористость грунтов.
Содержание глинистых частиц в грунте определяется специальными лабораторными анализами.
На основании многочисленных исследований грунтоведов и инженеров-строителей земляных сооружений для строительных целей принята упрощенная гранулометрическая классификация грунтов, по содержанию в них глинистых грунтов по весу (%).
3. Виды давлений грунтов на подпорную стенку. За счет чего они возникают.
Укрепительные стенки предназначены для удержания грунтовых масс от оползания. Они широко широко применяются при террасировании естественных склонов с целью увеличения полезной площади для размещения элементов озеленения и благоустройства. Декоративные стенкииспользуются в качестве архитектурно- художественного элемента.
На плане подпорные стенки обозначаются двойной линией с указанием высотных отметок верха и подошвы стенки в характерных точках по ее длине. Разность между отметками верхней и нижней площадок является высотой подпорной стенки в данной точке.
Существует четыре основных варианта размещения подпорных стенок на склоне.
вариант б— обеспечивает оптимальный вариант землянных масс, т.е объем насыпного грунта равен объему срезаемого грунта;
Устойчивосчть подпорных стенок достигается компенсацией воздействия сил, оказываемых на стенку подпираемым грунтом, которые складываются из активного давления грунта и давления воды.
В настоящее время используется два типа конструкции подпорных стенок:
находящегося над подошвой конструкции стенки, и силы трения, возникающей в плоскости подошвы стенки (рис. 2а);
грунтовом основании, которые являются устойчивыми за счет создания пассивного отпора давлению грунта в нижней части стены или наличия специального крепления анкерного типа в верхней части стены (рис. 2б).
При нарушении равновесия сил подпорная стенка может потерять устойчивость, вследствии чего могут возникнуть деформации, такие как опрокидование, сдвиг, навал стенки на грунт.
Рис. 3. Деформация подпорных стенок (а- опрокидование, б- сдвиг, в- навал стенки на грунт)
Явление навала характерно для высоких подпорных стенок.
Для повышения устойчивости подпорных стенок на сдвиг и опрокидование при их проектировании принимают ряд следующих действий:
активного давления грунта)
давление грунта и увеличить пассивное давление грунта;
уменьшить опрокидования стенки.
Конструкция стенки состоит из фундамента, тела, дренажа, водоотвода.
Подпорные стенки из дерева не рекомендуется использовать в холодном и влажном климате. Это связано с их недолговечностью в таких условиях. В основном это стенки свайного типа. Древесина для их строительства предварительно должна быть обработана антисептическими материалами.Для обеспечения устойчивости стенок свайного к опрокидованию требуется заглубление опор на глубину, равную их высоте. Применение стенок высотой более 90см экономически нецелесообразно. Деревянные стенки небольшой высоты могут применены для создания цветочных контейнеров.
При строительстве подпорной стенки для повышения ее прочности необходимо создание дренажа и водоотвода. Повышение прочности конструкции подпорной стенки происходит за счет снижения давления воды со стороны грунта, и предотвращения явлений эрозии поверхностными водами. Дренаж акже бориться с явлением морозного пученья грунта.
Вода, прибывающая со стороны склона и скапливающаяся за стенкой удаляется с помощью продольного и поперечного дренажа, связанного водоотводящей сетью.
Верхнюю часть подпорной стенки планируют с уклоном 20% в сторону водоотводящей канавки (которую проектируют вдоль стенки и связывают с ливневой сетью) для организации поверхностного стока.
Плотность сыпучих грунтов, имеющая первостепенное значение для оценки их как оснований сооружений, не может быть оценена визуально и поэтому ее определяют специальными испытаниями: лабораторными – по коэффициенту пористости и по так называемой относительной плотности, определяемым по образцам грунта, взятым из буровых скважин или шурфов; полевыми – зондированием в месте непосредственного залегания грунтов.
Для чистых песков достаточно определить их природный коэффициент пористости.
Более общей характеристикой плотности песчаных грунтов любого минералогического состава является их относительная плотность, или индекс плотности 
.
При 
— грунт рыхлый; 
— средней плотности; 
— плотный.
Расчетные сопротивления для предварительных расчетов песчаных оснований назначают по СНиПу в зависимости от плотности, водонасыщенности и состава песков.
Консистенция глинистых грунтов. Уплотненность глинистых грунтов определяется их консистенцией, под которой понимают густоту и в известной мере вязкость грунтов, обусловливающие способность их сопротивляться пластическому изменению формы. Густота и вязкость грунтов зависят от количества соотношений твердых частиц и воды в единице объема грунта, а также от сил взаимодействия между частицами грунта.
В зависимости от индекса текучести 
различают следующие виды глинистых грунтов:
Показатели консистенции глинистых грунтов имеют столь же существенное значение для общей их оценки, как и показатели плотности для грунтов песчаных, так как по величине их назначают расчетные сопротивления оснований.
Кроме того, для глинистых грунтов их консистенция имеет значение и для установления применимости тех или иных расчетных теорий.
4. Как определяется фильтрационная консолидация водонасыщенных оснований.
Физические характеристики грунтов
Одним из важнейших элементов инженерных изысканий является определение физических характеристик грунтов. Физические характеристики напрямую определяют способность грунтов служить основаниями фундаментов и потому знать их очень важно.
Если речь идет о строительстве обычного жилого дома высотой 1…3 этажа, вам понадобится минимум информации. Фактически вам необходимо будет узнать.
Для строительства более сложных и тяжелых зданий и сооружений используют более подробные сведения о физических характеристиках грунтов. Какие именно – читайте ниже.
Плотность грунта
Плотность частиц грунта
Плотность частиц грунта – это отношение массы сухого грунта к объему, который он занимал в нормальном сложении и состоянии. Обычно обозначается как ρs. Плотность частиц составляет:
Плотность или удельный вес грунта?
В строительной практике вместо плотности грунта часто используют характеристику удельного веса который, измеряется в Кн.м3. Удельный вес рассчитывается как ρ*g, где g – ускорение свободного падения.
Влажность грунта
Влажность ω определяется как отношение массы воды, содержащейся в грунте, к массе абсолютно сухого грунта. Измеряется в долях или процентах. Определить влажность можно только экспериментально: для этого надо взвесить грунт до и после полного высушивания.
Влажность на границе текучести
Влажность на границе текучести определяется для пылевато-глинистых грунтов. Это влажность, при которой пластичный грунт становится текучим. Обычно обозначается как ωl.
Влажность на границе пластичности
Влажность на границе пластичности также определяется для пылевато-глинистых грунтов. Это влажность, при которой твердый глинистый грунт переходит в пластичное состояние.
Гранулометрический состав грунта
Гранулометрический состав грунта определяется содержанием в нем частиц различной плотности. В рамках инженерных изысканий определить гранулометрический состав можно только экспериментально.
Для определения гранулометрического состава грунта необходимо определить массу и массовую долю фракций – групп сходных по размерам частиц.
Для крупнообломочных грунтов необходимо определить коэффициент выветрелости, который рассчитывается по формуле:
Плотность сухого грунта
Обозначается как ρd. Рассчитывается по формуле:
Коэффициент пористости
Коэффициент пористости грунтов используется для:
Чем ниже коэффициент, тем меньше пор в грунте. Это означает, что он меньше подвержен сжатию и, как следствие, осадке под весом фундамента и наземной части здания.
Коэффициент рассчитывается по формуле:
Эту формулу можно использовать, подставляя вместо плотности удельный вес – суть не меняется.
Степень влажности
Показатель степени влажности используется для классификации крупнообломочных, песчаных и некоторых глинистых грунтов. Он определяется как отношение природной влажности грунта к влажности грунта при его полном водонасыщении, то есть:
Число пластичности
Число пластичности используется для классификации пылевато-глинистых грунтов. Это интервал влажности, при котором глинистые грунты находятся в пластичном состоянии. Обозначается как lp, рассчитывается по формуле:
Показатель текучести
Показатель текучести пылевато-глинистых грунтов используется для оценки их консистенции. Рассчитывается по формуле:
Калькулятор для расчета параметров грунта
Поскольку считать все характеристики грунтов вручную скучно, «Усадьба» предлагает вашему вниманию калькулятор, который сделает это за вас. Вам необходимо подставить лишь те характеристики, которые определяются экспериментально. Калькулятор рассчитывает: