Физико-механические свойства грунтов, методы их определения

Основными физическими характеристиками грунта являются: удельный вес грунта γ, удельный вес частиц грунта γ_s, природная влажность ω. Остальные физические характеристики могут быть вычислены с их использованием. Удельный вес грунта γ – отношение полного веса образца грунта к полному объему, который он занимает, включая объем пор (кН/м³). Удельный вес сухого грунта γ_d - отношение веса высушенного грунта к полному объему, который он занимает. Удельный вес частиц грунта γ_s – отношение веса частиц грунта к объему, который они занимают (кН/м³). Для определения удельного веса глинистого грунта его объем можно измерить следующими способами: 1) по объему вытесненной воды при погружении в нее грунта, который предварительно парафинируется для предотвращения размокания и попадания воды внутрь образца; 2) с помощью режущего кольца, объем внутренней полости которого определяется замером и которое полностью заполняется грунтом. Пористостью n грунта называется отношение объема пор к полному объему образца грунта. Коэффициентом пористости e называется отношение объема пор в образце к объему, занимаемому его твердыми частицами, т.е. . Влажность грунта бывает весовой и объёмной. Весовой влажностью называется отношение объема воды в образце грунта к весу твердых частиц грунта. Объемной влажностью называется отношения объема воды в образце грунта к объему, занимаемому твердыми частицами: . Степень влажности грунта S_r - отношение природной влажности грунта ω к влажности, соответствующей полному заполнению пор водой, ω_sat: , где γ_ω – удельный вес воды.

Числом пластичности I_p называется разность между влажностями на границе текучести ω_L и на границе раскатывания ω_p. Число пластичности служит классификационным показателем для отнесения глинистого грунта к супеси, суглинку или глине. Показатель текучести I_L характеризует состояние глинистого грунта: . Показатели физических свойств определяются на образцах грунтов, отобранных из грунтового массива, в стационарных лабораториях или полевых лабораториях, находящихся близ стройплощадок, по стандартизированным методикам. Показатели некоторых физических свойств грунтов могут определяться непосредственно в полевых условиях без отбора образцов с применением косвенных способов исследования, например, зондирования. Зондированием грунта называется погружение в грунт конуса стандартного размера. Зондирование служит для оценки плотности песчаных грунтов и консистенции глинистых грунтов, выявления слабых прослоек грунта.

Основными механическими свойствами грунтов считают: сжимаемость; сопротивление сдвигу; водопроницаемость. Сжимаемость грунта обуславливается изменением их пористости вследствие переупаковки частиц, ползучестью водных оболочек, вытеснением воды из пор грунта. Прибор, служащий для определения сжимаемости грунта, называется одометром. Деформации в одометре возможны только в вертикальном направлении, горизонтальные деформации отсутствуют. Коэффициентом сжимаемости m_o называется отношение приращений коэффициента пористости и давления: . Предельным сопротивлением сдвигу называется способность грунта противостоять перемещению частей грунта относительно друг друга под воздействием касательных и прямых напряжений. Этот показатель характеризуется прочностными свойствами грунтов и используется в расчетах оснований зданий и сооружений. Водопроницаемость характеризуется способностью грунта пропускать через себя воду под действием разности напоров и обуславливается физическим строением и составом грунта. При прочих равных условиях при физическом строении с меньшим содержанием пор, и при преобладании в составе частиц глины водопроницаемость будет меньшей, нежели у пористых и песчаных грунтов соответственно.