Что такое консистенция грунта: Физические свойства глинистых грунтов

Консистенция, набухание, липкость и размокаемость глинистых составов

Глинистые составы могут отличаться по степени консистенции, набухания, пластичности, размокаемости и липкости. Рассмотрим каждую из этих характеристик поподробнее.

Консистенция

Этот параметр по большей мере зависит от влажности участка. Термин «консистенция» означает степень подвижности частиц глинистого грунта относительно друг друга. То есть, проще говоря, характеризует уровень густоты и плотности состава и то, каким именно образом он ведет себя при различных механических воздействиях.

От того, насколько густым и плотным по консистенции будет грунт, во многом зависит его несущая способность. Эта характеристика зачастую определяет, как именно основание будет вести себя под зданием.

Пластичность

Пластичностью называют степень способности грунта подвергаться различным деформациям, оставаясь при этом целостным, а также способность сохранять полученную при подобном механическом воздействии заданную форму после его прекращения.

Пластичность грунта также напрямую зависит от его влажности. При этом имеет значение не только количество воды, которой пропитан грунт, но и ее качество. При изменении увлажненности почвы изменяется и степень ее пластичности. Этот параметр в геодезии определяется так называемыми пределами пластичности или характерными влажностями. Наиболее важными в инженерно-геологической практике считаются верхний и нижний пределы.

При этом верхним пределом называется такой процент уровня увлажненности грунта, при котором он переходит в текучее состояние, а нижним – в твердое. Первый показатель также называют границей текучести (Wf), а второй – границей раскатывания (Wp).

Зная значение этих показателей, несложно рассчитать зачастую очень важное в геологических изысканиях число пластичности грунта (Ip). Для этого нужно из числа границы текучести вычесть число границы раскатывания.

Все три показателя – пределы текучести и пластичности, а также число пластичности очень часто используются для определения степени подвижности грунта и его устойчивости при проведении земельных работ в различных выемках, котлованах и т. д. Исходя из этих показателей, проводится классификация глинистых грунтов.

Однако нужно знать, что число и пределы пластичности характеризуют не весь грунт в целом, а лишь отдельные его частицы. При этом эти показатели могут указывать косвенным образом на минералогический состав, форму, степень дисперсности, концентрацию порового раствора и другие показатели, характеризующие данный конкретный участок.

Проводя инженерно геологические изыскания при параллельном определении пластичности грунта и содержания в нем глинистых фракций имеется возможность установления показателя гидрофильности последних, их физико-химической чувствительности, коллоидной активности и других важных инженерно-геологических свойств исследуемой глинистой породы. Предел пластичности грунта можно определить самыми разными методами.

Набухание

Под набуханием подразумевают процесс насыщения грунта влагой с одновременным увеличением его объема. Подобные изменения зачастую приводят к деформации и разрушению фундаментов зданий и других сооружений, полотна автомобильных дорог и к другим неприятным последствиям. Набухание можно достаточно часто наблюдать при проходке выемок и котлованов.

Степень набухания грунта может быть определена несколькими способами, самые важные из  которых классифицированы на пять групп, которые основываются на оценке собственно набухания:

  • По давлению этого процесса;

  • По его теплоте;

  • По объему осадка, который седиментируется в жидкости;

  • По весу или объему воды, вызвавшей набухание;

  • По показателю прироста объема грунта после пропитывания его водой.

Некоторые из перечисленных выше способов на практике обычно не применяются. К ним относится, например, характеристика по теплоте набухания. Это связано с тем, что собственно выделение теплоты происходит только при начале впитывания грунтом воды. В дальнейшем этот процесс прекращается, либо проявляется очень незначительно, и провести измерения при этом практически невозможно. Набухание грунта в принципе и вызывается этим последующим связыванием воды.

На практике при проведении инженерно-геологических работ чаще всего применяется способ изучения набухания по показателю прироста объема грунта. При этом используется метод, разработанный А. М. Васильевым.

Липкость

Липкостью называют особую способность глинистого грунта прилипать к различным предметам, с которыми он соприкасается. Такая особенность проявляется при его намокании. Помимо влажности на степень липкости могут влиять также минералогический и гранулометрический состав грунта.

При увеличении степени увлажненности липкость грунта растет до определенного момента. После того, как произойдет его перенасыщение влагой этот показатель прекращает расти, а при дальнейшем увлажнении начинает резко снижаться и, в конце концов, грунт совершенно теряет способность прилипать к чему-либо.

Определение липкости грунта необходимо при оценке его пригодности в качестве покрытия дорожного полотна. Кроме того, этот показатель важен при определении степени сложности его обработки дорожным транспортом. Определяют степень липкости по величине усилия, которое необходимо приложить для отрывания предмета от глинистого грунта. За единицу измерения при этом принимают г/см?.

Размокаемость

Размокаемостью называют способность грунта полностью терять свою несущую способность при насыщении водой. При этом он превращается в совершенно рыхлую и несвязанную массу. Этот показатель может зависеть от многих факторов, таких как начальная увлажненность грунта, степень связанности частиц, его состав.

Определение величины размокаемости необходимо, к примеру, при оценке явлений изменения берегов водохранилищ, устойчивости различных земляных сооружений, таких как стенки котлованов, откосы каналов и т.д. Определяют степень размокаемости устойчивостью грунта под водой. При этом основными показателями считаются:

  • Время, за которое исследуемый образец размокает, полностью теряя связность;

  • Характеристики получившихся в результате этого процесса частиц (пыль, величина комочков и т. д.).

В зависимости от того, с какой целью проводятся работы, требующие определения степени размокаемости грунта, исследования могут проводиться на образцах с нарушенной или ненарушенной структурой.

Определение оптимальной влажности грунта — ГЕОЛОГ

Наша компания ООО «Геолог» специализируется на выполнении комплексных инженерных изысканий, в состав которых в обязательном порядке входит изучение характеристик грунтов. Задача по определению оптимальной влажности грунта считается одной из самых важных.

Поверхностные слои грунта в его естественном залегании являются трехфазной системой, состоящей из твердого вещества, воды и воздуха. Содержание воды и воздуха в грунте постоянным не бывает, и колеблется от десятков процентов до долей одного процента. Физико-механические свойства грунта находятся в прямой зависимости от пористости грунта, то есть того объема, который занимают в нем вода и воздух.

Величина устойчивости грунта увеличивается при уменьшении его пористости и увеличении его плотности. Грунт может становиться то устойчивым, то неустойчивым, в зависимости от степени заполнения его пор водой, становясь при этом по консистенции то твердым, то пластичным, то текуче-пластичным.

Рассматривая условия устойчивости глинистых грунтов под влиянием нагрузки, необходимо определить оптимальную влажность грунта.

Консистенция грунта становится твердой или полутвердой при наличии в его структуре физически связанной пленочной воды. Консистенция грунта становится тугопластичной при наличии в его структуре некоторого количества свободной воды. Несущая способность глинистого грунта значительно снижается в том случае, когда его консистенция становится мягкопластичной, то есть при дальнейшем возрастании количества свободной воды.

Физически связанная и свободная вода может заполнять поры грунта при изменении климатических условий и других обстоятельств. При изменении влажности грунта его физико-механические свойства также изменяются.

Наибольшую устойчивость связного грунта можно обеспечить только при его уплотнении до максимального уровня плотности при оптимальной влажности, которая соответствует данному типу грунта.

Оптимальной влажностью Wо называют влажность, при которой достигается наибольшая (максимальная) плотность Ymах, а следовательно, и минимальная пористость грунта.

Оптимальную влажность и плотность можно изменять в известных пределах, ибо они находятся в зависимости от свойств уплотняемого грунта и величины нагрузки, уплотняющей грунт.

При постепенном повышении влажности грунта, плотность его поначалу увеличивается, соответственно увеличению его влажности . При определенном для каждого грунта показателе влажности уплотнение грунта тоже становится максимальным. При дальнейшем увеличении влажности при той же работе происходит снижение плотности грунта.

Максимальное уплотнение грунтов достигается при влажности грунта, которая несколько ниже, чем влажность границы раскатывания.

Значительно повысить прочность и устойчивость грунта путем его искусственного уплотнения можно различными способами. В настоящее время процедура уплотнения стала обязательным процессом при проведении работ по возведению земляного полотна автомобильных и железных дорог, строительству аэродромов, гидротехнических и других сооружений.

Искусственное уплотнение грунта позволяет воде при ее оптимальном содержании играть роль смазки, уменьшающей трение между частицами и агрегатами, способствующей их максимальному сближению и облегчающей работу уплотнения.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПОЧВЫ – ИЗМЕРЕНИЕ И ПРЕДЕЛ АТТЕРБЕРГА

Почвоведение

13 декабря 2021 г.

Шайлеш Тивари

КОНСИСТЕМНОСТЬ ПОЧВЫ – ИЗМЕРЕНИЕ И ПРЕДЕЛ АТТЕРБЕРГА

Значение

  • Плотность почвы относится к устойчивости почвы к механическому воздействию или манипуляциям с содержанием влаги при различном содержании влаги. Короче говоря, он описывает сопротивление грунтов деформации и разрыву. Следовательно, консистенция почвы — это сила, с которой почвенные материалы удерживаются вместе.
  • Консистенция почвы определяется для образцов влажной, влажной и сухой почвы. В случае влажных почв это выражается как в липкости, так и в пластичности. Консистенцию почвы можно оценить в полевых условиях с помощью простых тестов или более точно измерить в лаборатории.

Измерение консистенции почвы

Консистенция почвы измеряется при трех уровнях влажности, а именно «влажный», «влажный» и «сухой».

  1. Влажные почвы
  • Тестирование проводится, когда почва пропитана водой, например, сразу после сильного дождя.
  • Во влажных грунтах консистенция обозначается терминами липкость и пластичность.
  • Липкость — это способность почвенных материалов прилипать к другим объектам, она может быть слегка липкой, липкой, очень липкой или нелипкой.
  • Пластичность грунта – это его способность изменять свою форму в зависимости от напряжения и сохранять форму даже при снятии напряжения. Есть также четыре степени пластичности, а именно: непластичная, слегка пластичная, пластичная и очень пластичная.
  1. Влажный Почва
  • Тестирование проводят, когда почва влажная, но не мокрая, например, через 24 часа после сильного дождя.
  • Влажная почва с наименьшей связностью очень сильно прилипает и сопротивляется раздавливанию между большим и указательным пальцами.
  • Различные категории-

Сыпучий — несвязный (однозернистая структура)

Очень рыхлый — связный, но очень легко дробится (грунт легко раздавливается при очень легком нажатии, но слипается при повторном нажатии).

Рыхлый – легко измельчается.

Твердый – поддается раздавливанию при умеренном давлении,

Очень твердый – поддается раздавливанию только при сильном давлении и

Чрезвычайно твердый – полностью устойчив к раздавливанию или раздавливается только под очень сильным давлением.

  1. Сухая  Почва
  • Тестирование проводится после просушки почвы на воздухе.
  • В сухой почве степень сопротивления связана с притяжением частиц друг к другу. Различные категории:
    Сыпучий – несвязный
    Мягкий – ломается при легком нажатии и превращается в порошок
    Слегка твердый – ломается при умеренном давлении
    Твердый – ломается с трудом при давлении

    Очень твердый – 1 Чрезвычайно твердый – Чрезвычайно прочный и не может быть сломан.

Определение Почва Консистенция с использованием пределов Аттерберга

  • Понятно, что консистенция образца почвы меняется в зависимости от количества присутствующей воды.
  • Пределы Аттерберга используются для измерения физического состояния почвы при различном содержании воды. Они зависят от текстуры, содержания органических веществ и количества глины в почве.
  • Предел Аттерберга соответствует содержанию влаги, при котором образец почвы переходит из одной консистенции в другую. Два предела Аттерберга представляют особый интерес для аквакультуры: предел жидкости и предел пластичности, которые определяются исходя из трех консистенций почвы:
    Жидкая консистенция — жидкость или жидкая грязь.
    Пластичная консистенция — возможно замешивание и формование.
    Полутвердая консистенция — замешивание невозможно, объем уменьшается (усадка) по мере высыхания образца.
  • Термины, используемые для описания консистенции почвы, являются твердыми или жесткими для сухой почвы, мягкими или рыхлыми для влажной почвы и пластичными и липкими для влажной почвы.
  • Рассыпчатая консистенция оптимальное состояние для обработка почвы и другие сельскохозяйственные операции, в то время как пластичная консистенция является оптимальным условием для пудинга .
  • Оценка плотности почвы помогает описать профиль почвы, а также используется для оценки пригодности для движения транспорта и обработки почвы.
  • В зависимости от содержания воды пределы консистенции почвы кратко описаны ниже:

Предел флокуляции: Влажность, при которой почвенная суспензия переходит из жидкого состояния в полужидкое с заметным увеличением вязкости.

Предел жидкости (верхний предел пластичности):  Влагосодержание, при котором система почва-вода переходит из вязкой жидкости в пластичное тело.

Предел пластичности: Процентное содержание влаги, при котором почва изменяется при снижении влажности от пластичной до полутвердой консистенции или при повышении влажности от полутвердой до пластичной консистенции.

Предел пластичности — это нижний предел пластичности состояния. Небольшое увеличение влажности выше предела пластичности разрушит сцепление почвы.

Предел усадки:  Влажность, при которой почва из полужесткой превращается в твердую без изменения удельного объема по мере дальнейшего высыхания.

Лимит липкости:  Минимальное содержание влаги, при котором грунтовая паста будет прилипать к стальному шпателю, проведенному по его поверхности.

Индекс пластичности:  Разница в содержании влаги между пределом текучести и нижним пределом пластичности. Он указывает на «глинистость» или потенциальную пластичность почвы. Следовательно, зависит от содержания глины и природы глины.

Рыхлая (мягкая) консистенция:  Содержание воды в этом диапазоне облегчает крошение почвы. Рыхлая консистенция создает оптимальные условия для обработки почвы и предпосевной подготовки. Это достигается при содержании влаги чуть меньше нижнего предела пластичности.

Жесткая консистенция:  При обезвоживании почва становится твердой за счет сцементации глины и такая консистенция называется жесткой. Для вспахивания почвы при таком содержании воды требуется больше мощности, и при вспашке почва становится комковатой.

Читайте также…
Емкость катионного обмена и буферная способность
Кислые, засоленные и щелочные почвы
МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ – ОБЗОР , типы консистенции почвы, что такое консистенция почвы

Плотность почвы и пределы Аттерберга – Механика грунтов – Гражданское строительство

Плотность – это термин, который используется для описания степени твердости почвы. Консистенция почвы обозначается такими терминами, как мягкая среда и твердая.

 

Это свойство консистенции определяется только для мелкозернистых почв, особенно для глин, и измеряется для влажных, влажных и сухих образцов почвы.

 

Плотность грунтов — сопротивление грунтов деформации и разрыву.

На физические свойства почвы значительное влияние оказывает количество воды, содержащейся в ней. Консистенция почвы также меняется в зависимости от количества воды.

 

Шведский инженер-агроном Альберт Аттерберг упомянул, что в зависимости от содержания воды консистенция мелкозернистых почв может быть описана в четырех состояниях. Или, другими словами, мы можем сказать, что в зависимости от содержания воды почва может находиться в одном из этих четырех состояний 9.0003

Жидкое состояние

Пластичное состояние

Полутвердое состояние

Твердое состояние

 

В каждом состоянии консистенция и поведение грунта различны, а, следовательно, и его инженерные свойства. Таким образом, граница между каждым состоянием может быть определена на основе изменения поведения почвы.

Содержание воды, при котором почва переходит из одного состояния в другое, называется пределом консистенции.

 

Аттерберг продемонстрировал значение этих пределов для понимания поведения глин. Поэтому эти пределы также называются пределами Аттерберга.

 

Когда мы смешиваем мелкозернистую почву с большим количеством воды, получаемая суспензия почвы называется жидким состоянием почвы. В этом состоянии грунт практически не имеет сопротивления сдвигу, что означает, что грунт имеет нулевое сопротивление сдвигу. Кроме того, он практически не оказывает сопротивления потоку и течет как жидкость.

 

Если содержание воды в суспензии уменьшается, грунт становится более жестким и начинает развивать сопротивление сдвигу.

 

Это стадия, когда образец переходит от отсутствия сопротивления сдвигу к обладанию бесконечно малым сопротивлением сдвигу и переходит из жидкого состояния в пластичное.

 

Содержание воды, при котором почва переходит из жидкого состояния в пластичное, называется пределом текучести.

Другими словами, содержание воды, при котором почва перестает быть жидкой, является пределом ее текучести. Он больше не течет как жидкость.

В пластичном состоянии почве можно придавать различные формы, не разрушая ее благодаря своей пластичности.

 

Теперь, если мы еще больше уменьшим содержание воды в почве, ее пластичность уменьшится, и, в конце концов, почва изменит свое состояние с пластичного на полутвердое.

В этом состоянии, если мы попытаемся сформовать почву, она растрескается. Почва теряет свою пластичность и становится хрупкой.

Влажность, при которой грунт перестает быть пластичным и переходит в полутвердое состояние, называется пределом пластичности грунта.

 

До этого полутвердого состояния почва остается полностью водонасыщенной и при снижении влажности объем почвенной массы уменьшается почти в равной степени.

 

Но наступает этап, когда при дальнейшем уменьшении водности объем почвы остается прежним. В этот момент масса почвы переходит из полутвердого состояния в твердое.

 

Почва превращается в почвенную массу, поры которой частично заполнены водой. Теперь мы можем понять, что если мы уменьшим содержание воды, объем почвы останется прежним, но поровая вода уменьшится. Следовательно, объем не меняется при уменьшении содержания воды. То есть грунт больше не дает усадку. А влажность, при которой почва перестает усаживаться, называется пределом ее усадки.

Предел усадки также можно определить как наименьшее содержание воды, при котором почва полностью пропитывается.