Содержание
Характеристики физического состояния грунтов » Construction archive
Физическое состояние грунтов определяется в основном тремя характеристиками: плотностью грунта в целом ρ, плотностью материала минеральных частиц ρs и влажностью грунта w. Остальные характеристики определяются с использованием этих трех основных характеристик. Для этого представим себе некоторый объем грунта V массой М, состоящий из твердого, жидкого и газообразного компонентов, каждый из которых имеет соответствующий объем и массу, т.е. vs и ms; vw и mw; vg и mg (рис. 1.7).
Причем
Объем пор составляет vw+vg. Теперь физическое состояние грунтов можно характеризовать следующим образом.
Плотность грунта — отношение массы грунта к его объему — имеет размерность г/см3, т/м3
и меняется в пределах 1,5-2,4 г/см3.
Она определяется способом режущего кольца с известным объемом или парафинированием образца произвольной формы.
Объем грунта во втором случае определяется по объему вытесненного им объема воды. С помощью взвешивания определяют массу грунта без учета массы кольца и парафина. Разделяя массу грунта на объем грунта, получают плотность грунта в целом. Плотность грунта играет важную роль при определении скорости распространения волн. Взаимосвязь между скоростью распространения звуковых и упругих волн и плотностью грунта используется в геофизических методах для косвенного определения плотности грунта.
При определении напряжений от собственного веса грунта используют характеристику удельного веса грунта (кН/м3)
где g = 9,81 м/с2 — ускорение силы тяжести на Земле. Удельный вес грунтов колеблется в пределах от 13 до 23 кН/м3.
Плотность частиц грунта
— отношение массы твердых частиц к их объему
и зависит только от минералогического состава.
Для грунтов она меняется в пределах от 2,4 до 3,2 г/см3, в том числе для песков — от 2,65 до 2,68 г/см3, для супесей — от 2,68 до 2,72 г/см3, для суглинков от — 2,68 до 2,75 г/см3, а для глин — от — 2,71 до 2,76 г/см3.
Плотность частиц определяют специальным пикнометричсским способом.
Удельный вес частиц можно получить аналогично (1.2), т.е.
Влажность грунта
— отношение массы воды к массе твердых частиц, выражается в долях единицы или в процентах:
и определяется с помощью взвешивания массы грунта M до и после высушивания в термостате при температуре 105°С до достижения стабильной массы ms (масса сухого грунта).
Влажность грунтов меняется в пределах от 0,01 до 0,04 (пески, глины, супеси) и от 0,04 до 1 и более (илы, торфы).
На основе трех основных характеристик, определяемых экспериментальным путем, рассчитываются дополнительные характеристики физического состояния грунтов.
Плотность сухого грунта
ρd или плотность скелета грунта определяют как отношение массы частиц грунта ко всему объему грунта:
Сравнивая (1.3), (1.5) и (1.
1), можно записать:
Удельный вес сухого грунта (скелета грунта) можно определить аналогично (1.2), т.е.
Пористость грунта
— отношение объема пор ко всему объему грунта или объем пор в единице объема грунта, т.е.
Объем твердых частиц в единице объема грунта определяется как отношение объема твердых частиц ко всему объему грунта, т.е.
Пористость грунта n≤1 и для обычных грунтов меняется в пределах от 0,3 до 0,5, а для лессовых и илистых значительно больше.
Из соотношений (1.3) и (1.6) следует, что m=ρd/ρs, а с учетом (1.9) имеет
Коэффициент пористости грунта обозначается через е и равен отношению объема пор к объему твердых частиц, т.е.
откуда следует, что
Из определения коэффициента пористости с учетом (1.
9) следует, что
Коэффициент пористости является важнейшей характеристикой грунта и меняется в широких пределах. Он может быть больше единицы для слабых глинистых грунтов. Для песчаных грунтов он используется для характеристики состояния плотности в условиях естественного залегания, т.е. как классификационный показатель.
Важной характеристикой грунта является также степень насыщения пор водой, которая определяется как отношение влажности грунта в естественном состоянии к влажности при полном насыщении пор водой, т.е.
где ws — влажность грунта при полном насыщении пор водой.
При полном насыщении пор водой влажность равна отношению массы воды в порах к массе твердых частиц, т.е.
Тогда для степени водонасыщения получим выражение вида
Из выражения (1.13) следует, что при полном насыщении пор воной коэффициент пористости определяется следующим образом:
Коэффициент водонасыщения грунтов Jw≤1 и существенно влияет на механические свойства глинистых грунтов при действии кратковременной статической и динамической нагрузок.
Это связано со сжимаемостью поровой газосодержащей воды. Известно, что в поровой воде всегда содержится то или иное количество воздуха в виде пузырьков или раствора, которые существенно увеличивают объемную сжимаемость воды и делают её сравнимой с объемной сжимаемостью скелета грунта. Это приводит к существенным изменениям соотношений напряжений в скелете и поровой воде. Поэтому точность определения коэффициента водонасыщения глинистых грунтов имеет важное практическое значение. Следует отметить, что в плотных глинах содержится большое количество твердосвязанной воды с плотностью больше 1 г/см3. Следовательно, если учитывать это обстоятельство в (1.13), в плотных глинистых грунтах истинное значение коэффициента водонасыщения будет меньше, чем при ρw=1 г/см3.
Несвязные грунты разделяются на следующие виды:
маловлажные
— при Jw≤0,5;
влажные
— при от 0,5≤Jw≤0,8; и
насыщенные водой
при Jw≥0,8.
Ниже уровня грунтовых вод, при содержании в порах грунта гидравлически свободной и непрерывной воды, частицы грунта испытывают взвешивающее действие воды. Учитывая, что в единице объема грунта масса твердых частиц равна (ρs-ρw), а их объем равен m=1/(1+е), получим, что масса скелета грунта во взвешенном в воде состоянии будет равна:
Если переходить от плотности скелета к удельному весу, то получим:
Эта важная характеристика необходима для определения напряжений в скелете грунта под действием собственного веса ниже уровня грунтовых вод.
Однако взвешивающее действие воды в грунтах проявляется только в грунтах, поры которых содержат гидравлически непрерывную и свободную воду. В плотных глинах взвешивающее действие воды проявляется сложным образом и в настоящее время оно не учитывается. Считается, что если коэффициент фильтрации грунта меньше 10-9 см/сек, он является водоупорным и взвешивающее действие поровой воды на частицы грунта отсутствует.
Характеристики физического состояния мерзлых грунтов.
В отличие от обычных талых грунтов мерзлые грунты отличаются тем, что в их порах всегда содержится то или иное количество цементирующего льда.
Относительной льдистостью называется отношение массы льда mi к массе всей воды mw, содержащейся в грунте, т.е.
Если известны содержание незамерзшей воды wni (в долях от сухого грунта) и влажность грунта w, то
Льдистость мерзлых грунтов можно определить с достаточной точностью калориметрическим путем, исходя из того, что лед будет выделять при оттаивании скрытую теплоту льдообразования.
Для мерзлых грунтов более удобно определить общую влажность, т.е. отношение массы воды к массе всего грунта, т.е.
Тогда масса скелета грунта md, масса льда mi, масса жидкой фазы mw и общая влажность wtot будут связаны зависимостями вида
Физические свойства грунтов в Москве.
Инженерные изыскания
В грунтовой лаборатории компании ООО «ГеоЭкоСтройАнализ» проводятся комплексные исследования грунтов. Изучение физических свойств грунтов является обязательным условием для получения оценки состояния грунтов на строительной площадке. В арсенале наших специалистов как полевые, так и лабораторные изыскания. Физическими свойствами грунтов называются характеристики, определяющие физическое состояние и обладающие способностью изменять его под воздействием факторов физико-химического характера. Речь идет об объемном и удельном весе, влажности, границах пластичности, липкости, усадке, набухании, размокании, водопроницаемости, структурной связности. Изучением физических свойств грунтов занимается такая наука, как грунтоведение.
Объемным весом грунта называют вес единицы его объема. За единицу объемного веса влажного грунта принимают отношение между весом образца грунта и его объемом. За единицу объемного веса скелета грунта принимают отношение между весом образца грунта, высушенного при ста градусах, и его первоначальным объемом.
Для определения объемного веса грунтов берут образцы ненарушенного сложения с природной влажностью, отобранные из шурфа или скважины, при помощи метода парафинирования или режущего кольца.
Величину удельного веса грунта определяют, как соотношение между весом частицы (твердой фазы) грунта и весом воды такого же объема. Для определения этой величины пользуются мерной колбой (пикнометром). Навеска грунта помещается в прибор, туда же заливается дистиллированная вода, которую кипятят для того, чтобы удалить пузырьки воздуха. Затем грунт и воду в пикнометре охлаждают, наливают дистиллированную воду до определенной метки и производят взвешивание.
Величину влажности грунта определяют, как соотношение между содержащейся в грунте водой и весом абсолютно сухого грунта. Для определения влажности грунта используют методику высушивания навески грунта, пока не получают постоянный вес.
Величину пористости грунта определяют, как соотношение между объемом пор и всем объемом, занимаемым грунтом, выраженным в процентах.
Коэффициентом пористости грунта называют соотношение между объемом пор и объемом, занимаемым грунтовыми частицами.
Одной из важных характеристик считается степень уплотнения песка, которую определяет относительная плотность и коэффициент пористости песка, который определяется для самого рыхлого и самого плотного состояния.
Для определения плотности глинистых грунтов вычисляют их консистенцию, зависящую от того, сколько воды содержится в грунте. Разделяют текучую, пластичную и твердую плотность глинистых грунтов.
Пластичностью грунта называют его способность к деформации при воздействии внешних усилий без разрыва сплошности и с сохранением приобретенной формы после того, как будет устранено действие внешней силы.
Липкостью называется способность глинистого грунта, соприкасающегося с разными предметами, прилипать к ним. Липкость проявляется в том случае, если влажность грунта находится в диапазоне WT — Wv. Для измерения липкости берут усилие, которое необходимо для того, чтобы оторвать пластинку от грунта.
Среди физических свойств грунта следует назвать влагоемкость. Эта величина определяет, способен ли грунт поглощать воду и в каком количестве. Влагоемкость бывает гигроскопической, максимальной молекулярной, капиллярной и полной. Для оценки строительных свойств грунта важно знать максимальную молекулярную влагоемкость, которая характеризует связанную воду в грунте.
Набуханием грунта называют увеличение объема после взаимодействия с водой, что приводит к развитию давления набухания.
Усадкой грунта называют уменьшение его объема после испарения капиллярной и свободной воды, что приводит к сближению грунтовых частиц под воздействием сил молекулярного притяжения. Пределом усадки называется влажность, которая приводит к образованию трещин на поверхности грунта.
Среди физических свойств существуют еще понятия водопроницаемости, структурной связности, размокаемости грунтов. В нашей лаборатории имеются все методы для определения вышеперечисленных свойств грунтов.
Цены ниже среднерыночных.
Сравните и убедитесь
Работаем комплексно, есть лаборатория и инструменты для выполнения всех необходимых работ
Готовы выехать на объект на следующий день после согласования
Срок, цена и гарантии закреплены в договоре и не изменяются
Наши заключения всегда проходят проверки надзорных органов
Мы лицензированная организация, имеем необходимые сертификаты
Здоровье почвы: физические свойства почвы
(спокойная музыка)
— Почва — это не просто грязь.
Качество почвы связано с физическими, биологическими и химическими свойствами почвы.
Сегодня мы поговорим о некоторых физических свойствах почвы, включая органическое вещество и структуру почвы, водоудерживающую способность и инфильтрацию, а также уплотнение (спокойная музыка)
Плодородная и здоровая почва является основой для здоровые растения людям имплантировали.
Таким образом, органическое вещество является основой здоровой и продуктивной почвы.
Но что такое органическое вещество почвы и что оно делает для нас?
Органическое вещество – это живые, мертвые и очень мертвые компоненты почвы.
Верхний слой почвы обычно содержит от одного до шести процентов органического вещества.
Но увеличение органического вещества на один процент может увеличить поля на 12%.
Добавки органического вещества повышают биологическую активность и улучшают структуру и агрегатность почвы, что, в свою очередь, улучшает инфильтрацию и хранение воды, разложение и выделение питательных веществ.
Почвы с высоким содержанием органического вещества действуют как губка, содержащая больше воды и питательных веществ.
Органические вещества также питают почвенные бактерии, грибы, насекомых и другие полезные вещества, которые улучшают структуру почвы и борются с болезнями растений.
(спокойная музыка)
Текстура почвы присуща.
Содержит определенное количество песка, ила и глины.
Мы не можем это изменить.
Но как эти частицы почвы сочетаются друг с другом, структуру почвы мы можем изменить.
Хорошая комковая почва должна состоять примерно на 50% из почвы и на 50% из воздуха и воды.
Для поддержания большого количества пор, наполненных воздухом и водой для растений, нам нужна хорошая структура мякиша.
Почвоведы называют эти крошки агрегатами.
Мелкие агрегаты связаны друг с другом химическими связями из органического вещества и глины.
Бактерии и корневые волоски производят липкие вещества, которые склеивают частицы почвы.
Грибы и корневые волоски заворачивают частицы почвы в шарики.
Одним из важных типов заполнителей является водостойкий заполнитель.
Количество водостойких агрегатов в вашей почве показывает ее способность поддерживать свою структуру в самых экстремальных условиях, таких как сильный ливень.
Здесь вы можете видеть, что очень устойчивые к воде заполнители сохраняют свою структуру даже после замачивания.
Другие тают.
(спокойная музыка)
У вас на ферме есть почва, которая после сильного ливня высыхает и образует корку?
Что происходит, когда начинается еще один сильный ливень?
Вода стекает с почвенной корки, не просачиваясь в землю там, где она нужна, и унося драгоценный верхний слой почвы с нашего поля.
Покровные культуры, компост и многолетнее покрытие будут питать почвенные организмы, которые связывают почвенные агрегаты и помогают поддерживать структуру почвы.
(спокойная музыка)
Здоровым корням нужны воздух и вода.
Когда идет дождь, мы хотим, чтобы дождь проникал в почву, задерживаясь в корневой зоне, где растения могут его получить.
Но мы также хотим, чтобы почва дренировала, чтобы корни не погружались в воду без достаточного количества кислорода.
Скорость инфильтрации является важным свойством почвы.
Определяет, сколько осадков попадет в почву и сколько смоется с поверхности почвы.
Здесь мы можем измерить, как быстро один дюйм дождя проникнет в почву из разных частей сада.
Мы хотим свести к минимуму стоки, потому что они забирают не только воду, но и питательные вещества и верхний слой почвы с нашего поля в ручьи и реки.
Когда осадки стекают, они теряются в профиле почвы, где их можно хранить для использования растениями.
Инфильтрация в основном определяется размером пор между агрегатами, текстурой почвы и отверстиями, оставленными корнями, насекомыми и норами дождевых червей.
Когда поверхность почвы уплотняется тракторными шинами или пешеходным движением, поры сжимаются, и инфильтрация уменьшается.
(спокойная музыка)
Тяжелые тракторы и транспорт, особенно когда почва влажная, могут уплотнить почву.
Вода будет стекать с уплотненной почвенной корки на поверхность почвы.
Корни не могут проникать глубоко в уплотненные слои почвы.
Мы можем измерить уплотнение почвы пенетрометром.
Когда у нас был слой, для проникновения в который требуется давление более 300 фунтов на квадратный дюйм, мы знали, что корни тоже не могут проникнуть.
Это глубина, на которую мы хотим запустить рыхлитель, или мы можем посадить биопокровные культуры, чтобы разрушить твердый слой.
(веселая музыка)
Напишите свой собственный отзыв
Физические свойства почвы — Связь здоровья почвы
Физические свойства почвы включают как внутренние, так и динамические свойства почвы.
Неотъемлемые свойства включают текстуру почвы, исходные материалы почвы и глубину почвы. Динамические свойства — это те, на которые можно повлиять с помощью управления, включая инфильтрацию, стабильность агрегатов, доступную водоудерживающую способность почвы, органическое вещество почвы, пористость почвы, слои уплотнения, образование корки, объемную плотность и структуру. Оптимальные физические свойства почвы уменьшают ограничения роста и продуктивности корней, улучшают появление всходов, удержание питательных веществ и воды, инфильтрацию и движение воздуха и воды в профиле почвы. Физические свойства напрямую связаны с оптимальными химическими и биологическими свойствами, которые вместе улучшают круговорот питательных веществ и воды, а также другие ключевые функции почвы.
Проницаемость – это способность почв пропускать через свои слои воду и воздух. Инфильтрация – это скорость, с которой вода может проходить через почву и ее слои.
Узнать больше
На расположение частиц почвы влияют агрегаты, стабильность агрегатов, уровни органического вещества, уровни кальция по сравнению с натрием и магнием, соотношение воздуха и воды и температура.
Подробнее
Гранулометрический состав и относительная доля песка, ила и глины в минеральной составляющей почв.
Узнать больше
Агрегация почвы определяется тем, насколько хорошо частицы почвы связаны друг с другом. Агрегатная устойчивость — это измеренная способность почвы удерживать вместе и поддерживать структуру, несмотря на разрушающие силы.
Подробнее
Масса минеральных и органических частиц почвы, деленная на ее общий объем. На него влияют уровни органического вещества, текстура и структура.
Узнать больше
Уровень, при котором частицы почвы сжимаются вместе, что приводит к уменьшению пористого пространства между ними.
Подробнее
Температура почвы определяется как температура, измеренная на определенной глубине почвы.
Узнать больше
Почвенная корка — это образование твердого плотного слоя на поверхности почвы с уменьшенной пористостью и высоким сопротивлением проникновению.