Тема 3. Физико-механические свойства горных пород

Мощность слоя, м

ρ_s,

_г/см³

ρ, _г/см³

ρ_d

_г/см³

W,

%

Sr.

д.е

п,

%

е,

д.е

W_L,

%

W_P,

%

J_P, д.е

J_L д.е

C МПа

φ^о

E МПа

1,5

2,0

3,1

4,2

0,5

2,73

2,71

2,71

2,73

2,74

1,98

2,02

2,08

1,97

1,92

20

24

17

28

23

33

29

19

32

30

15

17

15

19

18

Мощность слоя, м

ρ_s,

_г/см³

ρ, _г/см³

ρ_d

_г/см³

W,

%

Sr.

д.е

п,

%

е,

д.е

W_L,

%

W_P,

%

J_P, д.е

J_L д.е

C МПа

φ^о

E МПа

0,8

1,5

0,3

2,0

4,0

2,73

2,72

2,72

2,71

2,72

1,98

2,02

1,89

2,01

2,03

26

22

22

21

26

35

30

39

41

33

15

15

19

20

19

Мощность слоя, м

ρ_s,

_г/см³

ρ, _г/см³

ρ_d

_г/см³

W,

%

Sr.

д.е

п,

%

е,

д.е

W_L,

%

W_P,

%

J_P, д.е

J_L д.е

C МПа

φ^о

E МПа

0,5

2,0

3,1

3,5

4,0

2,67

2,70

2,71

2,71

2,70

1,94

1,89

1,91

1,92

1,82

30

28

28

26

34

25

24

34

33

45

19

18

23

20

24

Мощность слоя, м

ρ_s,

_г/см³

ρ, _г/см³

ρ_d

_г/см³

W,

%

Sr.

д.е

п,

%

е,

д.е

W_L,

%

W_P,

%

J_P, д.е

J_L д.е

C МПа

φ^о

E МПа

2,0

1,5

1,7

2,0

1,2

2,72

2,70

2,70

2,71

2,73

1,93

1,84

1,89

1,89

1,93

30

24

28

32

29

37

25

24

44

49

23

17

18

25

26

Мощность слоя, м

ρ_s,

_г/см³

ρ, _г/см³

ρ_d

_г/см³

W,

%

Sr.

д.е

п,

%

е,

д.е

W_L,

%

W_P,

%

J_P, д.е

J_L д.е

C МПа

φ^о

E МПа

3,0

1,5

1,8

2,1

0,9

2,68

2,72

2,71

2,71

2,70

1,98

1,93

1,89

1,92

1,96

27

30

32

27

31

20

37

22

33

49

17

23

19

19

30

Мощность слоя, м

ρ_s,

_г/см³

ρ, _г/см³

ρ_d

_г/см³

W,

%

Sr.

д.е

п,

%

е,

д.е

W_L,

%

W_P,

%

J_P, д.е

J_L д.е

C МПа

φ^о

E МПа

0,6

1,2

3,1

2,5

4,1

2,71

2,73

2,71

2,71

2,69

1,89

1,94

1,95

1,91

1,85

32

29

28

29

33

44

49

33

33

25

25

26

20

21

18

Мощность слоя, м

ρ_s,

_г/см³

ρ, _г/см³

ρ_d

_г/см³

W,

%

Sr.

д.е

п,

%

е,

д.е

W_L,

%

W_P,

%

J_P, д.е

J_L д.е

C МПа

φ^о

E МПа

2,6

1,1

1,5

2,8

3,4

2,70

2,73

2,70

2,73

2,71

1,77

1,90

1,91

1,93

1,78

28

30

28

29

36

25

35

24

49

49

20

18

23

26

28

Мощность слоя, м

ρ_s,

_г/см³

ρ, _г/см³

ρ_d

_г/см³

W,

%

Sr.

д.е

п,

%

е,

д.е

W_L,

%

W_P,

%

J_P, д.е

J_L д.е

C МПа

φ^о

E МПа

0,7

1,2

3,5

4,0

5,5

2,71

2,70

2,68

2,73

2,71

1,91

1,82

1,98

1,90

1,95

29

34

27

30

31

33

45

20

35

36

21

24

17

18

22

Мощность слоя, м

ρ_s,

_г/см³

ρ, _г/см³

ρ_d

_г/см³

W,

%

Sr.

д.е

п,

%

е,

д.е

W_L,

%

W_P,

%

J_P, д.е

J_L д.е

C МПа

φ^о

E МПа

1,7

2,1

3,5

2,7

4,5

2,71

2,70

2,71

2,70

2,71

1,72

1,99

1,96

1,98

1,78

10

24

18

24

36

21

26

29

30

49

14

19

18

20

28

Мощность слоя, м

ρs,

г/см3

ρ, г/см3

ρd

г/см3

W,

%

Sr.

д.е

п,

%

е,

д.е

WL,

%

WP,

%

JP, д.е

JL д.е

C МПа

φо

E МПа

3,1

1,8

2,3

1,5

0,8

2,70

2,71

2,71

2,71

2,68

1,82

1,78

1,98

1,98

1,98

35

36

20

18

27

45

49

36

29

20

24

28

23

18

16

Мощность слоя, м

ρs,

г/см3

ρ, г/см3

ρd

г/см3

W,

%

Sr.

д.е

п,

%

е,

д.е

WL,

%

WP,

%

JP, д.е

JL д.е

C МПа

φо

E МПа

2,4

0,8

3,2

4,2

3,8

2,67

2,71

2,71

2,70

2,73

1,94

1,82

1,98

1,96

1,93

31

11

18

24

29

23

19

29

30

49

18

15

18

21

26

Мощность слоя, м

ρs,

г/см3

ρ, г/см3

ρd

г/см3

W,

%

Sr.

д.е

п,

%

е,

д.е

WL,

%

WP,

%

JP, д.е

JL д.е

C МПа

φо

E МПа

0,7

1,2

2,8

3,7

3,5

2,72

2,72

2,73

2,72

2,71

2,03

1,94

1,94

2,01

2,02

26

16

28

22

25

33

28

33

27

28

19

10

19

17

18

Мощность слоя, м

ρs,

г/см3

ρ, г/см3

ρd

г/см3

W,

%

Sr.

д.е

п,

%

е,

д.е

WL,

%

WP,

%

JP, д.е

JL д.е

C МПа

φо

E МПа

2,9

1,8

2,6

3,9

4,1

2,72

2,71

2,73

2,71

2,73

1,88

1,96

1,90

1,99

1,94

21

28

26

16

26

42

33

33

28

33

20

17

19

14

10

Мощность слоя, м

ρs,

г/см3

ρ, г/см3

ρd

г/см3

W,

%

Sr.

д.е

п,

%

е,

д.е

WL,

%

WP,

%

JP, д.е

JL д.е

C МПа

φо

E МПа

0,5

2,7

3,9

4,5

6,0

2,69

2,70

2,74

2,71

2,73

1,91

1,96

2,03

2,02

1,90

18

19

24

25

26

28

25

35

28

33

23

13

15

18

19

Мощность слоя, м

ρs,

г/см3

ρ, г/см3

ρd

г/см3

W,

%

Sr.

д.е

п,

%

е,

д.е

WL,

%

WP,

%

JP, д.е

JL д.е

C МПа

φо

E МПа

1,5

2,0

1,7

2,1

5,6

2,72

2,73

2,09

2,71

2,71

1,94

1,94

1,96

2,08

1,97

16

26

28

17

15

28

33

31

19

16

10

19

19

15

13

Свойство или признак грунта

Показатели

Метод определения

Плотность

Масса 1см³ в г

Взвешивание образца известного объема

Естественная пористость

Объем пор в % ко всему объему образца

Вычисление по плотности, влажности и плотности минеральной части (удельный вес)

Размокаемость

Характер и скорость размокания

Непосредственное наблюдение

Набухаемость

1.Влаажность набухания

2.Величение объема в %

Приборы:

1.Ф. Лаптева 2. Ф. Филатова

3.А.М.Васильева

Пластичность

Пределы и число пластичности

1.Стандартный ручной

2.Объемный (для числа пластичности)

Уплотняемость

Показатель уплотняемости

Вычисление по максимальной и минимальной пористости

Водопроницаемость

Коэффициент фильтрации

Трубка Г.Н. Каменского или Спецгео

Выветрелость

Изменение характерной для данной породы признаков и свойств, в частности, цвета, прочности (гр.I кл.), проявление вторичных минералов (гипс), трещиноватость.

Визуальный

Естественная (природная) влажность

Влажность в весовых процентах

Высушивание и взвешивание

Естественная консистенция

1.Сопротивление вдавливанию

2. Показатель текучести

1.Конус А.М. Васильева

2. С помощью прибора типа иглы

3. Вычисление по влажности и пределам пластичности

Степень плотности

Показатель степени плотности для песков

Вычисление по максимальной, минимальной и естественной пористости

Степень уплотненности

Показатель степени уплотненности для глинистых пород по В.А. Приклонскому

Вычисление по пределам пластичности и естественной пористости

Показатель

Способ получения

Практическое применение

Плотность минеральных частиц

Непосредственное определение в лаборатории

1. Вычисление пористости.

2. Вычисление весовой пористости по природной.

3. Вычисление влажности с помощью пикнометра.

Плотность грунта

Непосредственное определение в лаборатории

1. Вычисление плотности скелета грунта и пористости.

2. В качестве расчетного показателя.

Плотность сухого грунта

Вычисление

1. Вычисление пористости.

Естественная (природная)

влажность

Непосредственное определение в лаборатории

1. Вычисление плотности скелета грунта и пористости.

Естественная пористость

Вычисление

1. Вычисление веса грунта под водой.

2. Приближенное вычисление коэффициента фильтрации.

3. Вычисление степени плотности.

4. Вычисление водоотдачи.

5. Вычисление параметров кривой сжатия.

1.Гранулометри-ческий состав (содержание фракций в %)

Непосредственное определение в лаборатории

1. Вычисление показателей гранулометрического состава.

2.Косвенное вычисление коэффициента фильтрации.

Максимальная молекулярная влагоемкость

Непосредственное определение в лаборатории

1. Вычисление водоотдачи.

2. Приближенное определение нижнего предела пластичности.

Нижний и верхний пределы пластичности

Непосредственное определение в лаборатории

1. Вычисление показателя текучести.

2. Вычисление числа пластичности.

Число пластичности

Вычисление

Вычисление показателя текучести.

Степень влажности

Вычисление

Условн.

обозн.

Показатель по СНиП 2.02.01-83

Единица измерения,

Си

Физический смысл

Расчетная формула или методика определения по гос. стандартам

γ

Удельный вес

н/м³

γ = ρ_*g; g=9.81м/с².

ρ_s

Плотность частиц грунта

кг/м³

⁽г/см^{3 )}

Масса единицы объема скелета грунта в воде при отсутствии пор: для песчаных–2.66; супесей-2.70; суглинков-2.71;глин-2.74

ГОСТ 5180-84. Пикнометрический метод

ρ

Плотность

кг/м³

⁽г/см^{3 )}

Масса единицы объема при данной пористости и влажности

ГОСТ 5180-84. Метод режущего кольца или парафинирования

ρ_d

Плотность сухого грунта

кг/м³

(г/см³ )

Масса единицы объема за вычитанием массы воды в порах

ρ_d = ρ / (1+0.01 W)

W

Природная (естественная) влажность

%

Кол-во свободной и поверхностно связанной воды, содержащейся в порах грунта в естественных условиях

ГОСТ5180-84

Весовой метод

n

Пористость

%

Отношение объема пустот к объему грунта

n= ( ρ_s - ρ_{d )}) / ρ_s

е

Коэффициент пористости

Доли единицы

Отношение объема пустот к объему скелета грунта

е = ( ρ_s - ρ_d) / ρ_d

Условн.

обозн.

Показатель по СНиП 2.02.01-83

Единица измерения,

Си

Физический смысл

Расчетная формула или методика определения по гос. стандартам

W_г

Гигроскопическая влажность

%

Под гигроскопической влажностью понимается отношение веса воды, удаленной из образца воздушно сухого грунта к массе высушенного грунта.

ГОСТ 5180–84

Весовой метод

W_L

Влажность на границе текучести

% (верхний предел)

Влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояние в текучее.

ГОСТ 5180–84. Метод балансированного конуса

W_p

Влажность на границе раскатывания

% (нижний

предел)

Влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояние в твердое.

ГОСТ 5180–84

Метод раскатывания

Jp

Число пластичности

Доли единицы

Разность между верхним и нижним пределами влажности.

Jp = W_L – W_p

JL

Показатель текучести

Доли единицы

Степень подвижности слагающих грунт частиц при механическом воздействии

J_L =(W – W_p) / Jp

_{S r}

Степень влажности

Доли единицы

Степень заполнения пор водой.

S r = W· ρ_s /(е · ρ_W*100), где ρ_W = 1,0

С

Сцепление

МПа, КПа

Сила сопротивления сдвигу при отсутствии внешней нагрузки.

ГОСТ 12248-96

φ

Угол внутреннего трения

Град.

Угол наклона прямолинейной части диаграммы сдвига к оси нормальных давлений

ГОСТ 12248-96

Е

Модуль общей деформации

МПа,

Коэффициент пропорциональности между давлением и относительной линейной деформацией грунта

ГОСТ 12248-96

Е _1-2 = β · [ (1+ е) / α]