Вычисляемые характеристики грунтов

Зная величины ρ, ρ_S и ω, можно вычислить ряд характеристик грунта. Введем понятие плотности (объемной массы) скелета грунта ρ_с (в СНиП 2.02.01-83 называется плотностью в сухом состоянии), равной отношению массы твердых частиц грунта к объему образца ненарушенной структуры до высушивания.

Зная плотность грунта (обычно выражаемую в т/м³), легко найти удельный вес грунта (в кН/м³) по формуле:

где g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с² (часто принимают 10 м/с²).

По аналогии удельный вес скелета грунта γ, и твердых частиц грунта γ_d найдем из выражений:

Состояние грунтов по водонасыщенности (коэффициент водонасыщенности Sr)

устанавливается в зависимости от коэффициента водонасыщенности S_r, (в СНиПе – степень влажности), который равен отношению естественной влажности грунта к влажности, соответствующей полному заполнению пор водой (без пузырьков воздуха), т. е. к полной влагоемкости ω_sat:

Согласно определению,

где ρ_w – плотность (объемная масса) воды.

Подставив значение ω_sat в выражение , найдем

Коэффициент водонасыщенности в ряде случаев характеризует качество грунтов. По водонасыщенности (степени влажности) различают грунты:

Грунты называют насыщенными водой при S_r>0,8, потому что они не содержат воздуха, сообщающегося с атмосферой. Пылевато-глинистые грунты (не лессовые) ниже зоны аэрация чаще всего имеют S_r>0,8. В связи с этим состояние по водонасыщенности используют как характеристику преимущественно для песчаных, крупнообломочных и лессовых грунтов.

При полной водонасыщенности грунтов (S_r=1) из выражения устанавливается зависимость между влажностью и коэффициентом пористости е:

В формулах плотность воды ρ_w обычно принимают равной 1 г/см³ (или 1 т/м³). Строго говоря, это не соответствует действительности, так как плотность прочносвязанной воды, как сказано ранее, существенно больше единицы.

Выталкивающая сила (по закону Архимеда):