2.Физические свойства грунтов

Под физическими свойствами грунтов мы понимаем свойства, которые проявляются без изменения структурных связей под влиянием физических полей: гравитационного, теплового, электрического и др. К числу физических свойств грунтов относятся: плотность, проницаемость, теплофизические, электрические и магнитные свойства.

Наиболее важные физические свойства грунтов – их плотность и влажность. Эти свойства взаимозависимы и в целом выражают физическое состояние грунтов как в условиях естественного залегания, так и в основаниях сооружений. По плотности и влажности можно косвенно судить о прочности и деформируемости песчаных и глинистых пород.

1. Плотность грунтов

В практике широко используются:

–плотность частиц грунта – ρs;

–плотность грунта – ρ;

–плотность сухого грунта – ρd.

Плотность частиц грунта (ρs) характеризуется массой частиц твердой компаненты грунта (mT) в единице объема минеральной части (VT) грунта и рассчитывается по зависимости: 

Плотность частиц грунта определяется минеральным составом горных пород и выражает среднюю плотность слагающих их минералов. Плотность главнейших породообразующих минералов песчаных и глинистых горных пород изменяется в сравнительно небольших пределах, вследствие чего и плотность минеральной части большинства этих горных пород изменяется мало.

Плотность породы – это масса грунта при естественной влажности и сложении в единице объема:

ρ = mT + mв Vo

Она определяется плотностью минеральной части, пористостью и влажностью горных пород. Обычно, чем выше плотность минеральной части, тем выше и плотность горной породы; чем больше пористость, т. е. чем более рыхлую упаковку имеют частицы в единице объема горной породы, тем меньше ее плотность. При увеличении влажности при данной пористости горная порода становится тяжелее, плотность ее повышается.

Плотность скелета грунта (плотность сухого грунта) – это масса единицы объема сухой горной породы естественного сложения

Плотность скелета грунта, как и его плотность, выражает степень уплотненности грунта. Чем выше плотность, тем выше плотность скелета грунта.

2. Пористость грунтов

Следующим важным структурным элементом грунта является его пористость. Между минеральными элементами, слагающими грунт, всегда находятся

промежутки различной величины, которые и называются порами.

Суммарный объем пор в единице объема называют общей пористостью пород.

Величина пористости (n) может быть определена как отношение объема пор (Vn) ко всему объему, занимаемому грунтом (Vo).

n = Vn/Vo

Часто используют показатель коэффициент пористости (e), под которым понимаем отношение объема пор (Vn) к объему минеральной части грунта (Vm).

e = Vm/Vn

Коэффициент пористости также можно определить, используя показатели плотности грунтов по зависимости:

e = (ρs – ρd)/ρd

где ρs – плотность частиц грунта, г/см3 ρd – плотность сухого грунта, г/см3

Общая пористость связана с коэффициентом пористости зависимостью: n = (1+e)/ e

Общая пористость грунтов подразделяется на пористость открытую (no) и закрытую (nз).

Открытая пористость – это поры, соединенные между собой и с атмосферой.

По размеру пор выделяются:

–макропоры – больше 1 мм;

–микропоры – меньше 1 мм;

–ультракапиллярные – меньше 0,001 мм.