Свойства грунтов

На сложность разработки и стоимость земляных работ влияют следующие свойства грунтов:

― влажность – все количество воды, содержащееся в порах горных пород и почв в естественном их залегании. Влажность грунтов принято определять высушиванием их образцов до постоянного веса при температуре 105—107°С. Эта величина температуры физически необоснована, но она предусмотрена стандартом и поэтому результаты, получаемые в различных организациях, оказываются между собой сопоставимыми. Влажность, выраженную по отношению к весу сухой породы, называют абсолютной влажностью породы, а влажность, выраженную по отношению к объему пор, — относительной влажностью породы. Относительная влажность характеризует степень заполнения пор водой, и поэтому ее также называют степенью насыщенности породы, коэффициентом насыщения или коэффициентом влажности. Естественная влажность является очень важной характеристикой физического состояния породы, определяющей ее прочность и другие свойства при использовании в инженерных целях.

Для характеристики физического состояния породы знание одной абсолютной влажности недостаточно; необходимо еще знать степень заполнения пор водой. Для этого и определяют относительную влажность (коэффициент влажности) грунта по формуле:

W = m_влаги/ m_{грунта ,}

где W − это влажность грунта, m_влаги − это масса влаги, m_грунта − это масса сухого грунта.

― сцепление – прочностная характеристика, определяемая как сопротивление структурных связей нескальных грунтов любому перемещению связываемых ими частиц. За нормативное значение удельного сцепления грунта принимают величину прямолинейной зависимости сопротивления срезу от давления, рассчитанное методом наименьших квадратов. Обозначается с_n или просто с, измеряется в кПа (кгс/см²). Определяется по формуле:

c = τ – р tg(φ),

где τ – сопротивление сдвигу, р – вертикальное давление, tg(φ) – коэффициент внутреннего трения.

Величина зависит от структурной прочности просадочного грунта (песчаные и пылевато-глинистые почвы), его вида, степени влажности и в некоторой мере от плотности.

― плотность, масса единицы объёма грунта с естественной влажностью и природным (ненарушенным) сложением. Величина плотности грунта зависит от минерального состава, влажности и характера сложения (пористости) грунтов. С увеличением содержания тяжёлых минералов она увеличивается, а при увеличении содержания органических веществ уменьшается. С увеличением влажности плотность возрастает; максимальной при данной пористости она будет в случае полного заполнения пор водой. С увеличением пористости плотность грунта уменьшается.

Плотность частиц грунта ρ_s представляет собой отношение массы твердой части сухого грунта m_s (исключая массу воды в его порах) к его объему V:

ρ_s = m_s / V,

Обычно в качестве единицы измерения плотности частиц грунта применяют следующие единицы: кг/м³, г/см³, т/м³ и т.д.

― разрыхляемость– способность увеличиваться в объеме при выемке и разработке.

При разработке грунт разрыхляется и его объем по сравнению с первоначальным увеличивается. По этой причине различают объем грунта в естественном и разрыхленном состоянии. Увеличение объема грунта при разрыхлении сильно отличается для различных грунтов и называется первоначальным разрыхлением. Со временем этот разрыхленный грунт под воздействием нагрузки от вышележащих слоев, под влиянием атмосферных осадков или механического воздействия постепенно уплотняется. Однако грунт не занимает того объема, который он занимал до разработки. Степень разрыхления грунта после его осадки и уплотнения называют остаточным разрыхлением. Величины первоначального и остаточного разрыхления выражают в % по отношению к объему грунта в плотном состоянии. Коэффициенты, учитывающие эти приращения объема грунта, называют коэффициентами первоначального и остаточного разрыхления

Чем плотнее и тяжелее грунт в естественных условиях, тем больше объема он займет в выбранном состоянии. Этот параметр влияет на объемы вывозки грунта после его разработки.