Вычисляемые характеристики грунтов.

Введем понятие плотности(объемной массы)скелета грунта ρ_d (в СНиПе - плотность в сухом состоянии) – отношение массы твердых частиц грунта к объему образца ненарушенной структуры до высушивания. При этом влажность грунта можно выразить через ρ и ρ_d:

W = (ρ - ρ_d) / ρ_d.

Отсюда:

ρ_d = ρ/(1 + W);

здесь и далее влажность грунта принимается в долях единиц (например, W = 0,20 и т.д.).

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

g = ρ× g,

где ρ - плотность грунта,

g - ускорение свободного падения.

По аналогии: g_s = ρ_s× g; g_d = ρ_d× g.

Отношение объема пор в образце к объему самого образца обозначают n и называют пористостью грунта.Отношение объема твердых частиц к объему образца обозначают m и называют относительным содержанием твердых частиц. В таком случае:

n = V₂/ (V₁ + V₂); n + m = 1;

m = V₁/ (V₁ + V₂); n =1 - m.

Величины n и m будут соответственно объемами пор и твердых частиц в единице объема грунта. Величины n и m можно получить из выражений:

m = ρ_d/ρ_s; n = 1 - ρ_d/ρ_s.

В расчетах часто применяется коэффициент пористости грунта е – это отношение объема пор к объему твердых частиц грунта. Согласно определению он равен:

е = n/mили е = ρ_s/ρ_d - 1.

Зная величину е, можно вычислить пористость грунта n или относительное содержание твердых частиц m по формуле:

n = е/(1 + е); m = 1/(1 + е).

Состояние грунтов по водонасыщенности 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 W_max:

S_r = W/ W_max.

Согласно определению: W_max = (n× ρ_w)/(m× ρ_s)или W_max = е× ρ_w /ρ_s,

где ρ_w - плотность воды.

Коэффициент водонасыщенности S_r вычисляется по формуле:

S_r = Wρ_s/(е×ρ_w),

По водонасыщенности различают грунты:

При полной водонасыщенности грунтов S_r = 1 устанавливается зависимость между влажностью W и коэффициентом пористости е:

е = W× ρ_s /ρ_w.

Если грунт находится под водой, то его удельный вес с учетом взвешивающего действия воды находится по формуле:

g_sw = g_d – m ×g_w = (g_s - g_w)/(1 + e).