Плотность грунта в твердом теле: Коэффициент разрыхления грунтов – что это и как его рассчитать

Коэффициент разрыхления грунтов – что это и как его рассчитать

Коэффициент первоначального разрыхления грунтов, а также показатели плотности приведены по категориям в таблице.

К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию и трудоемкость их разработки, относятся плотность, влажность, разрыхляемость.

Основными свойствами грунтов, влияющими на трудоёмкость их разработки и технологии, являются влажность, разрыхляемость и плотность.

Влажность грунта – это степень насыщения его водой. Её определяют как отношение массы воды в самом грунте к массе его твёрдых частиц. Выражается влажность в процентах. При влажности менее 5% грунты считаются сухими, при более чем 30% — мокрыми. Трудоёмкость разработки грунта повышается с увеличением его влажности. Но исключением является только глина: сухую её разрабатывать сложнее. Но при порядочной влажности глинистые грунты обретают липкость, что значительно усложняет их разработку.

Плотность – это масса одного кубического метра грунта в плотном теле (естественном состоянии). Несцементированные грунты обладают плотностью от 1,2 до 2,1 тонн/м3, скальные – до 3,3 тонн/м3.

Оставьте заявку

При разработке грунт разрыхляется, увеличиваясь при этом в объёме. Именно данное количество грунта и транспортируется самосвалами к месту утилизации или складирования. Это явление называется первоначальным разрыхлением грунта, при этом характеризуясь коэффициентом первоначального рыхления (Кр), представляющего собой отношение объёма уже разрыхленного грунта к его объёму в естественном состоянии.

В насыпи разрыхлённый грунт уплотняется воздействием массы вышележащих грунтов или с помощью механического уплотнения, смачивания дождём, движения транспорта и т. д. Только грунт не занимает объёма, занимавшего до разработки длительное время. Он сохраняет остаточное разрыхление, которое измеряется коэффициентом остаточного разрыхления (Кор).

Из вышеизложенного следует, что, рассчитывая общую стоимость выполнения работ, необходимо знать геометрические размеры будущего котлована. При этом коэффициент первоначального разрыхления нужно умножить на объём грунта в будущем карьере. Именно это количество грунта будет разработано и вывезено со строительного объекта для складирования или утилизации. И именно эта цифра умножается на цену разработки, погрузки и транспортировки одного кубического метра грунта.

Дополнительные услуги

Аренда спецтехники

Коэффициент разрыхления грунта (таблица, снип)

Вторсырье → Почва → Расчет коэффициента разрыхления грунта

Содержание:

• 1 Виды
• 2 Свойства
• 3 Как рассчитать проведение необходимых работ

При некоторых строительных работах происходит разработка грунта для закладки фундамента.Для планирования работ, связанных с выемкой и вывозом земли, следует учитывать некоторые особенности: разрыхление, влажность, плотность.

Представленная ниже таблица коэффициента разрыхления грунта поможет вам определить увеличение объема почвы при ее выемке из котлована.

Виды

• Скальные, каменные, горные и сцементированные породы  – разработка возможна лишь с применением  дробления или с использованием технологии взрыва.
• Глина, песок, смешанные типы пород  – выборка производится вручную или механизировано с помощью бульдозеров, экскаваторов или другой специализированной техники.

Свойства

• Разрыхление – увеличение объема земли при выемке и разработке.
• Влажность – соотношение массы воды, которая содержится в земле, к массе твердых частиц. Определяется в процентах: грунт считается сухим при влажности менее 5%, превышающий отметку 30% – мокрый, в диапазоне от 5 до 30% – нормальная влажность. Чем более влажный состав, тем более трудоемкий процесс его выемки, исключением является глина (чем более сухая – тем сложнее ее разрабатывать, слишком влажная – приобретает вязкость, липкость).
• Плотность – масса 1 м3 грунта в плотном (естественном) состоянии. Самые плотные и тяжелые скальные породы, наиболее легкие – песчаные, супесчаные почвы.
• Сцепление – величина сопротивления к сдвигу, песчаные и супесчаные почвы имеют показатель – 3–50 кПа, глины, суглинки  — 5–200 кПа.

Исходя из строительных норм и правил (СНИП), коэффициент разрыхления грунта (первоначальный), показатель плотности в соответствии категории, приведены в таблице:

Проанализировав таблицу, можно сказать, что  первоначальный коэффициент разрыхления грунта прямо пропорционален диапазону плотности, проще говоря, чем более плотная и тяжелая почва в природных условиях, тем больший ее объем при разработке.

Существуют также вычисления коэффициента остаточного разрыхления грунта, результат определяет, насколько почва поддается осадке при слеживании, при контакте с водой или утрамбовке. В строительстве эти расчеты имеют огромное значение для определения количества необходимого материала, а также их учитывают при складировании, утилизации земли.

Как рассчитать проведение необходимых работ

Для расчета необходимых работ следует  знать геометрические размеры планируемого котлована. Далее умножьте коэффициент первоначального разрыхления на объем земли в природном состоянии.

В результате вы получите объем, который будет изъят из строительного карьера. Теперь очень просто рассчитать количество изъятой земли для складирования, погрузки, транспортировки для утилизации.

Посмотрите видео: ВИДЫ ГРУНТА. ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УЧАСТКА

Плотность

© 2007 Дональд Дж. МакГахан (он же почвенник) Все права защищены

Плотность твердых частиц (ρ _s ) — это плотность твердых частиц почвы только в единицах массы на единицу объема, например, (г/см³) или (г см⁻³). Часто в текстах греческая буква ро (ρ) используется для обозначения плотности, а s — для твердых тел.

Плотность частиц равна весу твердых частиц, деленному на объем твердых частиц. Или, другими словами, делимое «Вес твердых тел» и делитель «Объем твердых тел» дает «Плотность частиц» в качестве частного. / >
\(\frac{Вес\,\,Твердых тел}{Объем\,\,Твердых тел} = Частица\,Плотность\)

В математических ярлыках или значках отношение представлено как:

WsVs=ρs
где ρ — плотность, W — вес, V — объем, а s — твердые тела.

Читатель должен помнить об определенных переменных в уравнениях, представляющих физические и химические отношения. Переменная, представляющая определение, не так важна, как определение и, в конечном счете, представление передаваемых отношений. Например, ρ _s определяется как ρ _p (плотность частиц) в некоторых учебниках. В некоторых случаях заглавная буква D используется вместо ρ для представления самой плотности, вероятно, для того, чтобы не искать, как использовать греческие буквы в системе представления. Неважно, какие символы или значки используются для представления определяемого, значение имеют отношения, которые они представляют.

Диапазоны значений плотности частиц для типичных почвенных материалов различаются для неорганических и органических веществ. Для неорганических материалов ρ _с — от 2,60 до 2,75.

гсм3
(

Al=27 гмоль
;

Si=28 гмоль; и Fe =

56 гмоль). Если точное агрегированное среднее значение плотности частиц по размерам для образца минерала неизвестно, плотность частиц кварца составляет 2,65.

gcm3, часто считается наиболее вероятным значением. Для органических материалов ρ _s составляет от 0,90 до 1,30.

гсм3 (С = 12

гмоль; О = 16

гмоль; и Н = 1

гмоль).

На заполнитель ρ _s влияет вид минералов или горных пород (например, железо тяжелее алюминия) и пропорция органического вещества к минеральному (неорганическому) материалу.

Отдельные частицы ρ _s не зависят от текстуры или структуры почвы (расположение твердых частиц почвы).

Объемная плотность (ρ _b ) является мерой веса почвы на единицу объема (

гсм3). Объем насыпной плотности включает как твердые вещества, так и поровое пространство. Обычно сообщается как вес сухой почвы после нагревания до 110 ℃.

Объемная плотность = (Вес твердых частиц, объем твердых частиц + пустоты)

ρ _б = М _s /V _t  где b – объем (проба с неповрежденными порами), t – общее количество (поры и твердые частицы), а твердые частицы – s.

Значения ρ _s для большинства минеральных (неорганических) почв составляют от 1,20 до 1,40 г/см³, а для органических почв – от 0,10 до 0,25 г/см³. Напомним, что плотность воды (ρ _w ) при нормальных условиях составляет 1,00 г/см³.

Объемная плотность зависит от:

1. Плотность частиц
2. Текстура, так как она влияет на общую пористость; р _{b ( песок )} > ρ _{b ( глина )}
3. Структура почвы, поскольку она влияет на пористость
4. Концентрация органического вещества – влияет на среднее значение ρ _s и пористость
5. Культивирование – имеет тенденцию приводить как к уплотнению, так и к разрушению органических веществ

Подумайте о втором пункте выше. Некоторым учащимся это противоречит интуиции, потому что большинство людей приравнивают скорость проникновения к большей пористости.

На инфильтрацию также влияет распределение пор по размерам. Большие поры могут пропускать воду с большей готовностью, чем более мелкие, из-за взаимодействия воды с твердыми поверхностями и возникающего в результате турбулентного потока. Пески благоприятствуют большим размерам пор.

Объемная плотность и пористость обратно пропорциональны. Для любого почвенного горизонта с увеличением объемной плотности снижается пористость.

Объемная плотность зависит от плотности частиц. Текстура влияет на общую пористость почвы (см. Пористость почвы), где ρ _b  песок больше, чем ρ _b   глины. Структура почвы также влияет на пористость и, следовательно, на объемную плотность. Агрегация частиц или структура почвы влияет на пористость, способствуя увеличению макропор (см. Распределение частиц).

Концентрация органического вещества влияет на среднее значение ρ _s и пористость. Культивирование, как правило, приводит как к уплотнению, так и к разрушению органического вещества, что увеличивает объемную плотность.

Будьте осторожны, так как средняя плотность частиц и «текстурные классы» не обязательно совпадают. Классы текстуры, определяемые в лабораторных условиях, проводятся после удаления эвапоритов, (окси)гидроксидов железа и органических веществ, солей или эвапоритов. При использовании фразы «средняя плотность частиц» значение может включать органическое вещество, соли и соли, например, увеличение содержания органического вещества снижает среднюю плотность частиц в почве.

Эвапорит

Оперативно определяется как минералы, которые легко образуются в результате осаждения при испарении или высыхании раствора и имеют более высокую растворимость, чем растворимость гипса \(\left(CaSO_4\thinspace ·\thinspace 2\thinspace H_2O\right)\). Также в глоссарии.

Плотность почвы – Лабораторное руководство по почвам

Поток жидкостей и через почву необходим для существования растений и других почвенных организмов. Эти потоки зависят от пористости почвы и связности пор. Пористость почвы также зависит от плотности почвы и обратно пропорциональна ей. Если почва уплотнена, твердые частицы почвы упаковываются в меньший объем, а частицы упаковываются ближе друг к другу. Это приводит к меньшему общему объему пор. Таким образом, по мере увеличения плотности почвы пористость почвы уменьшается. Плотность почвы относительно просто и дешево измерить. Эта лаборатория влечет за собой демонстрацию использования пробоотборника плотности почвы и набор задач, ориентированный на обычные расчеты плотности почвы.

• Измерение объемной плотности почвы и расчет отношения объема пор.

• Пробоотборник объемной плотности почвы
• Набор задач для определения плотности почвы

• Обзор объемной плотности почвы (CropWatch – Youth, 2013a)
• Испытание на объемную плотность почвы (CropWatch – Youth, 2013b)
• Объемная плотность (USDA NRCS, 2008a)
• Объемная плотность почвы/влажность/аэрация (USDA NRCS, 2019)

Используя рекомендуемые ресурсы для чтения и просмотра, а также введение в эту лабораторную работу, ответьте на вопросы, перечисленные ниже. Эти определения/вопросы обеспечат краткое изложение основных концепций, рассматриваемых в лабораторной работе. Они также полезны в качестве учебных заметок для экзаменов.

1. Дайте определение и объясните различия между плотностью частиц, объемной плотностью и удельным весом.
2. Опишите взаимосвязь между 1) объемной плотностью и пористостью и 2) плотностью частиц и пористостью. Напишите математическое выражение для этих отношений.
3. Каков типичный диапазон значений объемной плотности для минеральных грунтов? Каков диапазон значений объемной плотности органической почвы?
4. Каковы размеры макропор и микропор?
5. Кратко опишите процессы структурообразования (агрегата) почвы.
6. Опишите несколько примеров методов управления почвой, которые увеличивают или уменьшают объемную плотность почвы.

Физические свойства почвы определяют механическое поведение почвы и сильно влияют на землепользование и управление. В других лабораториях обсуждалось несколько важных физических свойств: текстура, структура, цвет и консистенция. В этой лаборатории будут измеряться дополнительные физические свойства и обсуждаться их значение для управления земельными ресурсами.

Объемная плотность, плотность частиц и поровое пространство

Почва представляет собой уникальное сочетание твердых тел и пустот. Пустоты или поровое пространство важны для движения и хранения воздуха и воды. Общее поровое пространство состоит из пустот между частицами песка, ила и глины и пустот между почвенными агрегатами. Следовательно, текстура и структура определяют объем порового пространства почвы. Органическое вещество влияет на твердую часть почвы, но также косвенно влияет на пористость через его влияние на структуру.

Плотность относится к массе на единицу объема. Насыпная плотность почвы относится к массе объема сухой почвы. Объем включает как твердые тела, так и поры. Плотность частиц относится к массе твердых веществ на объем только твердых частиц. Эти два измерения плотности дают важное представление о физической природе данной почвы. Плотность почвы играет важную роль как в росте растений, так и в инженерном использовании почвы. Ниже приведены формулы для расчета объемной плотности и плотности частиц:

[латекс]\text{Насыпная плотность, }ρ_\text{b}=\frac{\text{масса сухого грунта}}{\text{общий объем грунта}}[/latex]

[латекс] \text{Плотность частиц, }ρ_\text{p}=\frac{\text{масса сухого грунта}}{\text{объем твердого вещества грунта}}[/latex]

Рис. 8.1. Пробоотборник Uhland для отбора проб почвы для определения объемной плотности. Диаграмма из King et al. (2003).

Единицы плотности обычно выражаются в г см ^{– 3} или Мг м ^-3 .

Обратите внимание, что общий объем образца почвы равен объему твердых частиц и объему пор.

Пористость – отношение объема пор в образце почвы к общему объему образца:

[латекс]\text{Пористость, }φ=\frac{\text{объем пор}} {\text{общий объем почвы}}[/latex]

Однако измерить объем пор в образце почвы сложно. На практике пористость обычно рассчитывается по формуле:

[латекс]\текст{Пористость, }φ=1-\frac{ρ_\text{b}}{ρ_\text{p}}[/latex]

Пористость обычно выражается в виде десятичной дроби, но ее также можно выразить в процентах, умножив десятичную форму на 100%.

Образцы для определения объемной плотности следует отбирать очень осторожно, чтобы гарантировать, что образец соответствует желаемому состоянию на месте и не произошло дополнительного уплотнения или разрыхления. Одним из методов определения объемной плотности является метод «стержня». (Относительно) ненарушенный цилиндрический грунтовый керн собирают с помощью устройства, подобного показанному на рис. 8.1.

Приводной груз многократно поднимается и опускается для погружения пробоотборника в почву. При достижении нужной глубины устройство извлекается из грунта, а съемный металлический цилиндр, содержащий образец грунта, извлекается. Зная размеры цилиндра и вес сухого грунта внутри цилиндра, мы можем рассчитать насыпную плотность.

Процедура отбора проб

1. Вставьте металлическое кольцо диаметром 1,5 см, металлический стержень длиной 6 см, а затем второе металлическое кольцо диаметром 1,5 см в корпус пробоотборника, затем снова прикрепите корпус к рукоятке. Образец будет находиться в более длинном цилиндре; два кольца диаметром 1,5 см являются прокладками, которые помогают обеспечить неповрежденный образец почвы.
2. Поместите пробоотборник в нужное место для отбора проб, а затем вбейте его в почву с помощью скользящего молотка в верхней части рукоятки. Остановитесь, когда крышка бочки окажется на одном уровне с поверхностью почвы.
3. Извлеките пробоотборник из почвы, нажимая на рукоятку до тех пор, пока вертикальный стержень рукоятки не будет параллелен поверхности почвы.
4. Извлеките цилиндр из пробоотборника и аккуратно вытолкните сердечник из верхней части цилиндра, следя за тем, чтобы сердечник не пострадал.
5. Аккуратно разрежьте между двумя более короткими кольцами и основным сердечником.