Как найти коэф пористости

Коэффициент пористости грунта

Коэффициент пористости грунта – это соотношение между объемами пустот и твердых частиц грунта. Его определяют экспериментальным путем или с помощью вычислений по плотности, массе и объему образцов. Показатель характеризует пористость грунта, которая влияет на многие другие свойства материала.

  • Коэффициент пористости грунта

  • Что такое пористость грунта

  • Виды пористости грунта

  • Виды грунтовых пор

  • Что такое коэффициент пористости грунта

В этой статье мы подробно поговорим о такой величине как пористость грунта, опишем, какой она бывает и на что влияет. Мы подробно расскажем про коэффициент пористости и приведем формулу, по которой она высчитывается.

Что такое пористость грунта

Пористость – это объем пустого пространства, которое располагается между твердыми частицами грунта. Оно заполнено водой или воздухом. Вблизи месторождений полезных ископаемых в порах также могут находиться природный газ или нефть.

Пористость обозначается буквой n, измеряется в процентах и вычисляется по следующей формуле:

Формула для вычисления пористости грунта

Пористость формируется в процессе выветривания. У скальных грунтов она очень низкая, но резко увеличивается при появлении трещин и разрушении породы. Если грунт образовался из вулканических (пепла, туфа) или органических (известняка, ракушечника) отложений, его пористость изначально высокая.

На объем пор влияет ряд факторов, таких как размер и форма частиц. Показатель низкий у мелкодисперсных грунтов с округлыми зернами. Если частицы ребристые, неокатанные, между ними может быть больше пустого пространства.

Пористость дисперсных грунтов всегда выше, чем скальных. Она уменьшается по мере удаления от поверхности земли. На глубине грунт плотнее, так как испытывает давление верхних слоев. Кроме того, степень выветривания грунта здесь всегда ниже.

Влияют на показатель и органические примеси. Так, плодородные почвы обладают высокой пористостью, они дополнительно разрыхляются организмами, живущими в верхних слоях земли. Один из самых высоких показателей у торфяников из-за особенностей сложения полуразложившихся остатков растений.

Пористость влияет на многие свойства грунта, поэтому определение ее коэффициента – это одно из важнейших геодезических исследований.

Ведь от показателя зависят такие характеристики как:

  • Несущая способность
    Грунт с большим количеством пустот неустойчив, склонен к деформациям, не выдерживает больших статических и динамических нагрузок.
  • Усадка и сжимаемость
    Под давлением объем пор уменьшается, грунт сжимается, и сооружения дают усадку.
  • Сопротивление сдвигу
    Грунт с высокой пористостью легче смещается под влиянием динамических боковых нагрузок. Но на этот показатель также влияют форма частиц и особенности их поверхности. Шероховатые неокатанные зерна имеют лучшее сцепление, а значит и более высокое сопротивление сдвигу.
  • Влагоемкость
    В пористом грунте может задерживаться больше жидкости. В первую очередь это касается глины, которая имеет способность связывать воду и набухать.
  • Водопроницаемость
    Хорошей водопроницаемостью обладают грунты с открытыми порами, которые сообщаются между собой.
  • Коррозийные свойства
    В пористых грунтах накапливается влага с растворенными солями. В них создаются оптимальные условия для роста бактерий, разлагающих сульфаты. Все это ведет к повышению коррозийных свойств грунта. Поэтому металлические конструкции в такой среде быстрее разрушаются.

Для грунтов, которые используются в строительных работах, высокая пористость является недостатком. Единственное исключение – установка дренажных систем. Ведь грунт вокруг них должен иметь разную пористость, чтобы пропускать и фильтровать воду.

В садово-огородных работах также используются пористые почвы. Они способны накапливать воду и воздух, необходимые для роста и развития растений. Но слишком высокий показатель здесь также нежелателен, так как почва с большим количеством открытых пор обладает большей водопроницаемостью. Влага при этом быстро уходит в нижние горизонты, а верхние в это время пересыхают.

Показатели пористости колеблются в широких пределах – от 0,5-3% (у скальных грунтов из магматических и метаморфических пород) до 90% (у торфа).

В таблице даны показатели пористости самых распространенных материалов.

Таблица пористости грунтов

Также скальные грунты, в зависимости от пористости, могут разделяться на разновидности. Их классификация описана в ГОСТ 25100-2011. Все данные вы найдете в таблице ниже.

Разновидности скальных грунтов по пористости

Таким образом, если соотнести две таблицы, мы увидим, что:

  • Непористыми скальными грунтами считаются, например, габбро, гранит, диорит, гранодиорит, мрамор, пироксенит, порфирит
  • Слабопористые скальные грунты – это базальт, кварцит, прочный песчаник
  • К среднепористым можно отнести доломит, известняк, слабый песчаник
  • Сильнопористым скальным материалом считается опока

Гранит – это непористая скальная порода

Известняк

Также существует разделение грунтов в зависимости от размера пор.

Они могут быть:

  • Мелкопористые (поры составляют тысячные доли миллиметра)
  • Крупнопористые (от десятых долей до 2 мм)

Во многих дисперсных грунтах, особенно с преобладанием мелких частиц, присутствуют поры разного размера. Поэтому такое разделение всех материалов на мелко- и крупнопористые является довольно условным.

Дальше вы узнаете об основных видах пористости.

Виды пористости грунта

Пористость грунта бывает:

  • Активной
    Вода проходит через поры при определенном напоре (давлении). Активная пористость уменьшается с увеличением количества глинистых частиц. Она наиболее характерна для песчаных и гравелистых грунтов.
  • Вторичной
    Это пористость, которая возникла в процессе растворения солей уже после формирования грунта. Такое явление характерно для пород с высоким содержанием гипса, хлорида и гидрокарбоната натрия, карбонатов.
  • Динамической
    Она включает лишь тот объем пор, который может пропускать жидкость и газы. Она всегда меньше общей.
  • Критической
    Это пористость песчаного грунта, при которой он становится устойчивым к сдвигу. Определяют показатель при испытании двух одинаковых образцов, один из которых находится в естественном сложении, а второй – в разрыхленном состоянии.
  • Насыщенной
    Это пористость грунта при полном заполнении его пустот водой.
  • Неэффективной
    При такой пористости жидкость и воздух не проходят через поры, так как они изолированы от внешней среды.
  • Эффективной
    Это объем пор, через которые могут проходить вода и газы при определенном напоре.
  • Общей
    Этот показатель определяется общей суммой открытых и закрытых пор.
  • Трещинной
    Этот тип характерен для скальных трещиноватых грунтов.

Кроме разных типов пористости существуют и свои разновидности грунтовых пор. О них вы узнаете в следующей части статьи.

Виды грунтовых пор

Грунтовые поры – это пустые пространства неправильной формы. Они могут располагаться между отдельными частицами или внутри породы.

По расположению относительно твердых частиц их разделяют на:

  • Межагрегатные
    Эти поры находятся между сцементированными агрегатами осадочных пород, окаменевшими остатками животных и растений.
  • Межгранулярные
    Поры располагаются между частицами или обломками зернистых осадочных грунтов.
  • Межзерновые
    Поры образуются из-за дефектов кристаллической решетки скальных грунтов, часто имеют форму тонких трещин.

Также пустоты в грунтовом массиве могут сообщаться между собой внешней средой или быть изолированными.

По этому свойству поры разделяют на:

  • Открытые
  • Закрытые

Открытые поры располагаются между твердыми частицами. Через них свободно проходят вода и воздух, обеспечивается фильтрация. Закрытые поры образуются внутри породы или конгломератов. Они уменьшают плотность грунта, но не влияют на его водопроницаемость и влагоемкость. При давлении объем закрытых пор остается стабильным. Он может уменьшиться лишь в том случае, когда частицы грунта разрушаются, и поры открываются.

Грунтовые поры разделяются и по размерам. Основные характеристики этих разновидностей даны в таблице.

Характеристики грунтовых пор

Мелкие поры иногда также разделяют на:

  • Субкапиллярные (менее 0,2 мкм)
  • Капиллярные (0,2-100 мкм)
  • Сверхкапиллярные (больше 100 мкм)

В следующей части текста мы расскажем, как определяется коэффициент пористости с помощью вычислений и экспериментальным путем, приведем показатели для некоторых типов грунтов.

Что такое коэффициент пористости грунта

Коэффициент пористости грунта – это соотношение объема пор к объему твердой части, выраженное в долях единицы. Он обозначается буквой е. Экспериментальным путем его определяют для скальных грунтов. Для этого измеряют объем воды при полном насыщении влагой грунта. Он соответствует объему пор.

Затем показатель высчитывают по формуле:

e=n/m,

где n – объем пор грунта, m – объем твердых частиц.

Определить коэффициент пористости в песчаных грунтах опытным путем трудно, а в глинистых – невозможно. Поэтому на практике чаще применяют вычисления, в которых учитывается плотность скелета сухого грунта, твердых частиц или их объем.

Согласно ГОСТ 25100-2011, коэффициент пористости вычисляется по формуле:

Формула для вычисления коэффициента пористости грунта

Как определяют плотность разных компонентов, вы можете прочитать в нашем разделе Плотность грунта.

Для определения коэффициента пористости можно воспользоваться и готовыми данными для разных типов грунтов:

  • Гравий – 0,25-0,3
  • Супесь – 0,4-0,45
  • Суглинок – 0,45-0,5
  • Глина – 0,5-0,65

Как видно из приведенных цифр, коэффициент пористости не превышает единицы. Это значит, что объем пустот в грунте всегда меньше, чем его твердая часть. Исключение составляют лишь некоторые почвы с высоким содержанием торфа или грунты на основе вулканического пепла.

Коэффициент пористости – это один из показателей, по которому проводится классификация песчаных грунтов. В таблице даны его значения в зависимости от разновидности материала.

Песчаный грунт с пористостью больше 0,7-0,8 считается непригодным для строительства. При насыщении водой он легко теряет связность, разжижается под механическим воздействием. Такой песчаный (иногда супесчаный) материал называется плывуном.

Пористость – это нестабильная величина, которая во многом зависит от степени уплотнения грунта. Ее обязательно определяют при строительстве, чтобы правильно подготовить площадку под основание дома или дороги. Для уменьшения показателя проводят трамбовку. Положительной считается эффективная открытая пористость – такой грунт хорошо пропускает воду, не давая ей задерживаться под основаниями.

В сельском хозяйстве, наоборот, предпринимают меры, чтобы повысить показатель пористости почв. Ведь растения могут нормально развиваться лишь в почвогрунтах с достаточным количеством пустот, заполненных водой и воздухом. При этом желательно, чтобы большая часть пор была закрытой. Почвы с открытой пористостью быстро пропускают воду в нижние горизонты, а верхние слои при этом пересыхают.

Пористость и коэффициент пористости грунта

Отношение объема пор в
образце к объему всего образца называют
пористостью грунта (n).
Отношение объема твердых частиц в
образце к объему всего образца обозначим
m.

Тогда


;

. (1.12)

В образце
единичного объема

m + n
= 1;
n = 1 – m
.
(1.13)

Таким образом, n
=
V2
равняется объему пор, а m=
V1
равняется объему твердых частиц.

Так как

и

,
то, записав

,

можем получить
формулу для расчета пористости


.
(1.14)

Пористость грунта выражают
в процентах:


.
(1.14′)

Отношение объема пор к
объему твердых частиц грунта называют
коэффициентом пористости (e).
Коэффициент пористости можно рассчитать
по формуле


.
(1.15)

Можно выразить пористость
грунта и объем твердых частиц в единице
объема грунта через коэффициент
пористости

и

.
(1.16)

Коэффициент пористости –
безразмерная величина.

Коэффициент водонасыщения

Коэффициентом водонасыщения
(Sr)
называется отношение природной влажности
грунта w к его полной
влагоемкости wsat
(влажности, соответствующей полному
заполнению пор грунта водой):


.
(1.17)

Коэффициент водонасыщения
измеряется в долях единицы.

При полном заполнении пор
водой влажность грунта будет равна
отношению массы воды в объеме пор (
)
к массе твердых частиц (
):


.
(1.18)

Здесь w
– плотность воды, равная 1 г/см3.

Тогда формулу для вычисления
коэффициента водонасыщения можно
записать в виде


.
(1.19)

Отсюда можно получить
выражение для коэффициента пористости
полностью водонасыщенного грунта при
Sr
= 1:

e
=
wsat
s
. (1.20)

Коэффициент водонасыщения
может изменяться от 0 в случае абсолютно
сухого грунта до 1 при полном заполнении
пор грунта водой.

У грунтов, залегающих ниже
уровня подземной воды, скелет испытывает
взвешивающее действие воды. При этом
вес твердых частиц уменьшается на вес
вытесненной ими воды.

Для единичного объема

масса твердых
частиц в воде равна s
w;

объем твердых
частиц равен m.

Тогда плотность грунта с
учетом взвешивающего действия подземной
воды может быть выражена формулой

. (1.21)

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #


Загрузить PDF


Загрузить PDF

Коэффициент пористости характеризует количество пустого пространства (пор) в том или ином образце. Эта величина имеет важное значение для почвы, поскольку для нормального роста растений необходима соответствующая пористость. Коэффициент пористости можно вычислить теоретически по известным формулам, если даны входящие в них величины, — с такой задачей вы можете столкнуться на экзамене. Пористость можно измерить и экспериментально в лаборатории или полевых условиях.

  1. Изображение с названием Calculate Porosity Step 1

    1

  2. Изображение с названием Calculate Porosity Step 2

    2

    Запишите подходящую формулу. По определению пористость (Pt) равна объему пор (Vp), поделенному на общий объем (Vt), то есть Pt = Vp/Vt. Учтите, что это не единственная формула, по которой можно рассчитать пористость. Если в условии даны не объемы, а общая плотность и плотность твердой части, следует использовать другую формулу.[1]

  3. Изображение с названием Calculate Porosity Step 3

    3

  4. Изображение с названием Calculate Porosity Step 4

    4

  5. Изображение с названием Calculate Porosity Step 5

    5

    Проведите вычисления, чтобы найти величину пористости. После того как вы запишете формулу и подставите в нее численные значения, останется проделать простые вычисления. Для этого вам может пригодиться калькулятор.

    • Поскольку пористость часто выражают в процентах, вычисленный результат можно умножить на 100 %.
    • Для приведенного выше примера получаем:

    Реклама

  1. Изображение с названием Calculate Porosity Step 6

    1

    Предположим, плотность частиц (Pd) образца составляет 2,66 г/(см^3). Плотность частиц, или плотность твердой фазы, равна массе образца, поделенной на его объем. При работе с образцами почвы обычно считают, что средняя плотность твердой фазы составляет 2,66 г/(см^3) независимо от вида почвы, если только не указана другая величина.[4]

  2. Изображение с названием Calculate Porosity Step 7

    2

    Используем соотношение между объемом и плотностью, чтобы вывести нужную нам формулу. Поскольку плотность равна массе, поделенной на объем, а пористость представляет собой отношение объема пор к общему объему, можно выразить пористость через плотность. В результате получится формула Pt = (1 — Pb/Pd), где Pt — пористость, Pb — объемная плотность, Pd — плотность твердой фазы.[5]

  3. Изображение с названием Calculate Porosity Step 8

    3

    Найдите величину Pb. Значение Pb должно быть приведено в условии задачи. Если оно не дано непосредственно, его можно определить по другим величинам, таким как сухая масса образца и его объем. В этом случае следует поделить сухую массу на объем образца, и в результате у вас получится объемная плотность Pb.[6]

  4. Изображение с названием Calculate Porosity Step 9

    4

    Подставьте в формулу соответствующие значения плотности. Теперь, когда известны Pb и Pd, можно найти величину Pt. Помните, что при делении Pb на Pd ВСЕГДА должно получаться значение меньше 1, поэтому пористость Pt = (1 — Pb/Pd) не может принимать отрицательных значений. Если у вас получится отрицательная пористость, вероятно, вы поделили Pd на Pb, что неправильно.[7]

    • Данная формула дает величину пористости в виде десятичной дроби. Чтобы выразить пористость в процентах, просто умножьте полученный результат на 100 %. Например, 0,41 x 100 % = 41 %.

    Реклама

  1. Изображение с названием Calculate Porosity Step 10

    1

    Измерьте объем образца. Это можно сделать непосредственно, если образец как раз заполняет емкость с известным объемом. Можно также засыпать образец в мерную пробирку и определить его объем. Если вы не можете измерить объем непосредственно, его можно рассчитать.

    • Учтите, что при пересыпании образца из одной емкости в другую его пористость может измениться.
  2. Изображение с названием Calculate Porosity Step 11

    2

    Измерьте объем воды. Необходимо точно знать, какое количество воды вы используете. На данном этапе важны две вещи: следует отмерить больше воды, чем вам понадобится для того, чтобы пропитать ею образец, и точно записать начальное количество воды. Лишь таким образом вы определите, сколько воды потребовалось для насыщения образца.

  3. Изображение с названием Calculate Porosity Step 12

    3

    Насытьте образец водой. Этот на первый взгляд простой этап может представлять некоторые трудности. Необходимо добавить достаточное количество воды, чтобы она проникла во все поры, но не следует использовать слишком много воды. Следует как можно полнее пропитать образец водой, и здесь можно ошибиться. Постарайтесь, чтобы уровень воды был как можно ближе к уровню твердого образца.[8]

  4. Изображение с названием Calculate Porosity Step 13

    4

    Запишите количество использованной воды. Для этого вычтите объем оставшейся воды из ее первоначального объема. В результате вы получите объем воды, которая ушла на то, чтобы пропитать образец. Этот объем примерно равен объему пор в данном образце.[9]

  5. Изображение с названием Calculate Porosity Step 14

    5

    Запишите формулу для определения пористости по объему. Теперь, когда известны объем образца (Vs) и объем пор (Vp), можно сложить их вместе и определить общий объем (Vt). После этого можно вычислить пористость (Pt) по формуле Pt = (Vp/Vt) x 100 %.[10]

  6. Изображение с названием Calculate Porosity Step 15

    6

    Проделайте вычисления и определите пористость образца. Подставьте в формулу соответствующие численные значения. Не забывайте о единицах измерения и проследите, чтобы они сократились, так как пористость является безразмерной величиной. На данном этапе удобно использовать калькулятор.[11]

    Реклама

  1. Изображение с названием Calculate Porosity Step 16

    1

    Пропитайте водой то место, откуда вы хотите взять образец. Хороший способ заключается в том, чтобы поместить на землю в нужном вам месте стальное кольцо известной массы (например, диаметром 7 сантиметров и высотой 10 сантиметров) и наполнить его водой. Оставьте воду в кольце на ночь или до тех пор, пока она не впитается в почву. В результате вам будет легче взять образец.[12]

    • Стальные кольца определенной массы можно приобрести в магазине хозяйственных товаров или заказать через интернет.
  2. Изображение с названием Calculate Porosity Step 17

    2

    Вдавите кольцо в землю. Возьмите доску и молоток и вбейте стальное кольцо в почву. Оказавшаяся в кольце почва послужит керном, или керновым образцом. Кольцо не даст земле рассыпаться при заборе пробы.[13]

  3. Изображение с названием Calculate Porosity Step 18

    3

    Выкопайте ямку вокруг стального кольца. С помощью лопаты или другого инструмента аккуратно удалите землю вокруг кольца. При этом не трогайте почву внутри кольца. Если внизу кольца окажутся какие-либо корни, обрежьте их.[14]

  4. Изображение с названием Calculate Porosity Step 19

    4

    Достаньте кольцо. После того как вы расчистите землю вокруг кольца, можно достать его из ямы вместе с оставшейся внутри почвой. Следите, чтобы почва оставалась внутри кольца и не высыпалась из него. Не потеряйте кусочки земли, когда достаете кольцо.[15]

  5. Изображение с названием Calculate Porosity Step 20

    5

    Запишите массу насыщенного водой образца. Положите кольцо в большую чистую емкость. Добавляйте воду до тех пор, пока образец в кольце не пропитается ею полностью и не сможет впитывать ее. Взвесьте образец вместе со стальным кольцом и вычтите массу кольца. В результате у вас получится масса насыщенного водой образца.

  6. Изображение с названием Calculate Porosity Step 21

    6

    Запишите объем образца. Этот объем будет равен внутреннему объему кольца. Поскольку кольцо имеет форму цилиндра, чтобы найти объем, следует умножить высоту на квадрат радиуса (радиус представляет собой расстояние от центра кольца до его края) и умножить полученный результат на число «пи» (его часто округляют до 3,14). Если вы не знаете радиус, можно измерить вдоль верхнего края цилиндра в самом широком его месте диаметр и поделить его на два.[16]

  7. Изображение с названием Calculate Porosity Step 22

    7

    Переложите почву в подходящую для духовки емкость. Не забудьте перед этим взвесить пустую емкость и записать ее массу (mc). Если вы собираетесь использовать микроволновую печь, возьмите подходящую для нее неметаллическую посуду.[17]

  8. Изображение с названием Calculate Porosity Step 23

    8

    Высушите образец. Если вы используете микроволновую печь, для этого достаточно будет 10 минут при высокой мощности. В результате вода испарится из всех пор. Можно также высушить образец в обычной духовке при 105 °C в течение хотя бы двух часов. Хотя в порах останется воздух, это не повлияет на массу образца.[18]

  9. Изображение с названием Calculate Porosity Step 24

    9

    Взвесьте сухой образец в емкости, чтобы определить общую массу (mt). Помните, что это еще не масса образца. Это общая масса образца и емкости, в которой он находится. Не используйте измеренный вес для вычисления пористости.[19]

  10. Изображение с названием Calculate Porosity Step 25

    10

    Вычтите mc из mt, чтобы найти массу сухого образца (md). Чтобы определить массу сухого образца, достаточно просто вычесть массу пустой емкости из измеренной массы образца вместе с емкостью. Проследите, чтобы полученная величина была правдоподобной. Например, у вас не должна получиться отрицательная масса — в таком случае вы где-то допустили ошибку, поэтому проверьте свои вычисления еще раз.[20]

  11. Изображение с названием Calculate Porosity Step 26

    11

    Вычислите массу воды в пропитанном водой образце. Вычтите массу сухого образца (md) из массы насыщенного водой образца (ms). В результате вы получите массу воды (mw). Помните, что масса сухого образца должна быть меньше, чем масса насыщенного водой образца.

  12. Изображение с названием Calculate Porosity Step 27

    12

    Переведите найденную массу воды в пористость образца. Как известно, один грамм воды занимает один кубический сантиметр. Это означает, что масса воды в граммах эквивалентна ее объему в кубических сантиметрах. Поскольку образец был насыщен водой, объем пор равен объему воды в пропитанном ею образце.

  13. Изображение с названием Calculate Porosity Step 28

    13

    Поделите объем пор на общий объем образца. В результате у вас получится десятичная дробь меньше единицы. Умножьте найденный результат на 100 %, чтобы выразить пористость образца в процентах.

    Реклама

Советы

  • Измерьте пористость нескольких образцов почвы. Это позволит уменьшить ошибку ваших измерений.
  • Если вы передаете образец почвы куда-либо в другое место для анализа, запечатайте его в пластиковый пакет.
  • Есть компьютерные программы, например RESRAD, которые позволяют вычислить пористость, однако этот вопрос выходит за рамки данной статьи.
  • Объемную плотность и плотность твердой фазы также можно измерить экспериментально, чтобы затем вычислить пористость. Чтобы найти объемную плотность, следует сухую массу образца поделить на его объем. Плотность твердой фазы почвы часто принимают равной 2,66 г/(см^3).

Реклама

Предупреждения

  • Используемые для измерений инструменты также повлияют на точность определения пористости. Чем точнее будут инструменты, тем меньше получится ошибка. Тем не менее учтите, что каждый инструмент имеет свои ограничения по точности.
  • Во всех экспериментальных измерениях в той или иной мере присутствует ошибка со стороны экспериментатора.
  • Если образец разрушится, его частицы могут спрессоваться или разделиться, что повлияет на результаты измерения пористости. Будьте аккуратны.

Реклама

Что вам понадобится

  • Вычисление пористости по объему

    • Калькулятор
  • Экспериментальное определение пористости по насыщению

    • Образец
    • Емкость для образца
    • Вода
    • Емкость для воды
  • Определение пористости в полевых условиях по керновым пробам

    • Стальное кольцо
    • Молоток и доска
    • Лопата
    • Весы
    • Духовка или микроволновая печь

Источники

Об этой статье

Эту страницу просматривали 8157 раз.

Была ли эта статья полезной?

Коэффициент пористости, e (Void ratio) — это отношение объема пор грунта n  к объему его скелета m (Механика грунтов. Цытович Н.А.).

e= n/m (1)

Так как единичный объем грунта равен объему пор и объему скелета, то

 n + m =1 (2)

m = ρs / ρ , (3)

где m— объем твердых частиц

n — объем пор грунта

ρs — плотность частиц грунта

ρd — плотность сухого грунта

Тогда, подставляя  формулы 2 и 3 в формулу 1, получим:

e = ( ρs— ρd ) / ρd

Согласно нормативной документации, определить коэффициент пористости  можно по формуле A.5 п.А.6 приложения A ГОСТ 25100-2011:

e = ( ρs— ρd ) / ρd

где

ρs — плотность частиц грунта, г/см3 (см. ГОСТ 5180);

ρd — плотность сухого грунта, г/см3;

Обозначается на территории РФ (ГОСТ 25100-2011) — е; измеряется в д.е. (долях единиц).

Согласно таблицы Б.12 п.Б.2.5 приложения Б ГОСТ 25100-2011 песчаные грунты  по коэффициенту пористости подразделяются  на следующие разновидности:

Таблица Б.12

Разновидность песков

Коэффициент пористости e, д.е.

Пески гравелистые, крупные и средней крупности

Пески мелкие

Пески пылеватые

Плотный

e≤0,55

e≤0,60

e≤0,60

Средней плотности

0,55 <e≤0,70

0,60<e≤0,75

0,60<e≤0,80

Рыхлый

e>0,70

e>0,75

e>0,80

Вычисление удельного веса грунта

Удельным весом грунта γ называется вес единицы объема грунта, измеряется в кН/м³.

Удельный вес грунта вычисляется через его плотность:

γ = g × ρ ,

где ρ — плотность грунта, т/м³; g — ускорение свободного падения, принимаемое равным 9,81 м/с².

Определение плотности сухого (скелета) грунта

Плотность сухого (скелета) грунта ρd — природная плотность за вычитанием массы воды в порах, г/см³ или т/м³.

Устанавливается расчетом:

ρ
ρd = ,
1+0,01W

где W — природная (естественная) весовая влажность грунта, %; ρ — природная (естественная) весовая плотность грунта, г/см³ (т/м³)

Определение коэффициента пористости грунта

Коэффициент пористости e — это отношение объема пустот к объему твердых частиц в долях единицы. Устанавливается расчётом:

ρs — ρd
e = ,
ρd

где ρs и ρd — соответственно плотность частиц и плотность сухого (скелета) грунта, г/см³ (т/м³).

Плотность частиц ρs принимается равной для песчаных грунтов 2,66 г/см³, супесей — 2,7 г/см³, суглинков — 2,71 г/см³, глин — 2,74 г/см³

Таблица 6

Песчаные грунты по плотности сложения

Пе­сок Ко­эф­фи­ци­ент по­ри­сто­сти е, (в до­лях еди­ни­цы)
Гра­ве­ли­стый, круп­ный и сред­ней круп­но­сти Мел­кий Пы­ле­ва­тый
Плот­ный e ≤ 0,55 е ≤ 0,6 е ≤ 0,6
Сред­ней плот­но­сти 0,55 < е ≤ 0,7 0,6 < е ≤ 0,75 0,6 < е ≤ 0,8
Рых­лый е > 0,7 е > 0,75 е > 0,8

Определение показателя текучести глинистых грунтов

Показать текучести I L выражается в долях единицы и используется для оценки состояния (консистенции) пылевато-глинистых грунтов.

Определяется расчетом из формулы:

W — Wp
I L = ,
I р

где W — природная (естественная) влажность грунта; Wp — влажность на границе пластичности, в долях единицы; I p — число пластичности.

В зависимости от показателя текучести пылевато-глинистые грунты могут иметь плотность сложения согласно таблице 7.

Таблица 7

Глинистые грунты по плотности сложения

Грунт По­ка­за­тель те­ку­че­сти I L
Су­песь твер­дая I L ≤ 0
пла­стич­ная 0 ≤ I L ≤1
те­ку­чая I L >1
Су­гли­нок и гли­на твер­дые I L ≤ 0
по­лутвер­дые 0 ≤ I L ≤0,25
ту­го­пла­стич­ные 0,25 < I L ≤0,5
мяг­ко­пла­стич­ные 0,5 < I L ≤0,75
те­ку­че­пла­стич­ные 0,75 < I L ≤1
те­ку­чие I L >1

Определение степени влажности грунта

Степень влажности грунта Sr — отношение естественной (природной) влажности грунта W к влажности, соответствующей полному заполнению пор водой (без пузырьков воздуха):

W·ρs
Sr = ,
e·ρw

где ρs — плотность частиц грунта (плотность скелета грунта), г/см³ (т/м³); е — коэффициент пористости грунта; ρw — плотность воды, принимаемая равной 1 г/см³ (т/м³); W – природная влажность грунта, выраженная в долях единицы.

Таблица 8

Грунты по степени влажности

Грунт Сте­пень влаж­но­сти
Ма­ло­влаж­ный 0 < Sr ≤ 0,5
Влаж­ный 0,5 < Sr ≤ 0,8
На­сы­щен­ный во­дой 0,8 < Sr ≤ 1

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как найти область определение функции y tg2x
  • Как найти хорошую ясновидящую бабушку
  • Как найти повторы в строках excel
  • Объем реализации это как найти
  • Как найти конечную скорость падающего тела