Качество и характеристики грунтов имеют важнейшее значение при планировании и проведении любых земляных или строительных работ. Основными физическими показателями, которые характеризуют свойства почв, считается их удельный и объемный вес, вес под водой и в высушенном состоянии. Наибольшую роль играют первые три характеристики, именно их чаще всего используют в различных инженерных расчетах.
Без знаний о весе грунта нельзя вычислить его механические свойства, что делает невозможным любое строительство. Ошибки при оценке характеристик почвы способны привести к разрушению зданий и сооружений.
Удельный вес: общая информация
Удельный вес грунта – это отношение его массы к объему. Данный показатель высчитывается по формуле:
γ = P/V, где γ – означает удельный вес, Р – массу, а V – объем исследуемого образца.
Как правило, в расчетах используют удельный вес для сухого грунта. Перед взвешиванием из почвы удаляют всю влагу с помощью длительного нагревания до температуры 100-105° С. Для этой процедуры применяются специальные сушильные шкафы.
Объем образца вычисляется путем погружения его в воду и последующего подсчета объема вытесненной жидкости. Образцы мягких грунтов предварительно парафинируют, а затем из полученного результата вычитают объем парафина. Также объем проб вычисляют с помощью пикнометрического метода, путем вытеснения газа или гидростатическим взвешиванием. Чаще всего для подобных расчетов используется пикнометр.
Методы для вычисления веса породы делятся на полевые и лабораторные. К первой группе относят различные способы, с помощью которых можно определить характеристики грунта в условиях его залегания. Вторая группа обычно работает с небольшими образцами породы, уже извлеченными из массива.
В полевых условиях данную характеристику грунтов часто измеряют с помощью специального кольца с острой режущей гранью. Оно имеет диаметр 15 см и высоту 5-10 см. Это очень простой и удобный метод. Подобное кольцо вдавливается в почву, а затем извлекается и взвешивается.
Для выражения удельного весе применяют разные единицы измерения, но чаще всего используют г/см3 или т/м3.
От чего зависят показатели веса?
Удельный вес почвы зависит от ее геологического состава и содержания в ней органических соединений и растительных остатков. Последние имеют низкую плотность, поэтому чем больше органики в породе, тем она получается легче. Грунты, которые содержат много гумуса, обычно отличаются небольшим весом. На данную характеристику также значительно влияет наличие в почвах тяжелых минералов.
У большинства грунтов вес колеблется в диапазоне от 2,5 до 2,8 г/см3. У основных пород он несколько выше, чем у кислых. Вес последних приближается к весу кварца. К породам с большим удельным весом (плотностью) относятся: кварциты, мрамор, диориты, граниты, гнейсы, базальты, порфириты, кремень, ангидриты. Имеют низкий показатель удельного веса известняки, туф, торф, пемза, шлаки.
Ниже представлены значения удельного веса для наиболее распространенных видов почв.
| Тип | Удельный вес, т/м3 | Возможные отклонения | |
| в % | в т/м3 | ||
| Песок | 2,66 | 0,36 | 0,01 |
| Суглинок | 2,71 | 0,74 | 0,02 |
| Глина | 2,74 | 0,99 | 0,027 |
| Чернозем | 1,45 | 3,45 | 0,05 |
| Супесь | 2,7 | 0,63 | 0,017 |
Объемный вес: общая информация
Кроме удельного веса грунта, существует еще и объемный, под которым подразумевается его масса в единице объема. Это очень важный физический параметр почвы, определяющий ее текстурные, а также структурные особенности. Он зависит от минерального состава, структуры почвы, ее пористости, влажности.
Данный показатель у скальных пород очень близок к удельному. Причина этому – их низкая пористость и большое количество тяжелых элементов в составе. Так, например, у изверженных пород его значение составляет 2,5-3,5.
Объемный вес применяется при расчетах давления грунтов на подпорные стенки и другие конструкции, а также при вычислении устойчивости откосов, оползневых склонов, других аналогичных объектов. Также данная величина используется при вычислениях других характеристик грунтов: пористости, массы скелета почвы.
Грунт – это многокомпонентная дисперсная система, в состав которой, кроме твердых частиц, входят еще и поры, заполненные жидкостью и воздухом. В качестве жидкости чаще всего выступает свободная и связанная вода, а также различные растворы на ее основе. По этой причине масса почвы – это величина переменная, она повышается или уменьшается вместе с уровнем влажности. Поэтому выделяют два вида объемного веса, для грунта влажного и сухого.
В первом случае имеется в виду вес некоторого объема почвы с ненарушенной структурой, который содержит природную влагу. Он высчитывается по формуле:
γ = γс (1+W), где γс – это вес грунта без воды, а W – его влажность.
В практических вычислениях обычно используется объемный вес грунта с влажностью. Чаще всего именно эта характеристика встречается в технической литературе и справочниках.
Сухой вес – масса почвы, из которой при нагревании полностью удалена вода. Характеристика высчитывается по формуле:
γ = γуд (1-n), где γуд – это удельный вес почвы, а n – ее пористость.
Значения для разных грунтов
Ниже указана данная характеристика для разных типов почв. В таблице указаны средние показатели. Следует отметить, что вес одинаковых грунтов с разной пористостью может значительно отличаться.
| Тип | Коэффициент пористости | Объемный вес, т/м3 |
| Глина | 0,5
0,6 0,8 1,1 |
1,8-2,1
1,7-2,1 1,7-1,9 1,6-1,8 |
| Песок:
пылеватый мелкий средний крупный |
— | 1,8-2,05
1,6-2 1,6-1,9 1,75-1,85 |
| Супесь | 0,5
0,7 |
1,7-2
1,5-1,9 |
| Суглинок | 0,5
0,7 1,0 |
1,8-2,05
1,75-1,95 1,7-1,8 |
| Торф | — | 0,55-1,02 |
Под коэффициентом пористости понимается соотношение твердых частиц грунта и его воздушных пор.
Вес грунта под водой
Важной характеристикой почвы является ее удельный вес в водной среде. Здесь речь идет о грунте, который полностью насыщен влагой. Так бывает при его залегании ниже уровня грунтовых вод. В таких условиях вес породы уменьшается на количество воды, которую вытеснили твердые частицы. Здесь действует закон Архимеда, известный всем нам еще со школьной скамьи.
Данную характеристику можно высчитать по двум формулам:
γгр = (γуд -1)×(1-n) или γгр = (γуд – γв)/(1+ε), где γгр – это вес почвы, которая находится в воде, γв – масса воды, а ε – показатель пористости породы. Последняя характеристика является практически постоянной.
Вес почвы, которая насыщена водой, чрезвычайно важен. Его значение применяется при вычислениях устойчивости оснований, фундаментов сооружений, расчетах откосов, при прогнозировании деформационных процессов и других измерениях.
При проведении подобных вычислений необходимо знать плотность породы. Ее можно высчитать с помощью простых формул или измерить. Чтобы высчитать плотность, необходимо знать массу и объем почвы.
Для инструментального определения данной величины используются пикнометр. Этот прибор выглядит, как небольшая стеклянная колба с узким горлышком и боковой шкалой. С его помощью можно очень точно определять плотность твердых и жидких веществ.
Для чего нужны данные характеристики?
Объемный и удельный вес грунтов – это чрезвычайно важные характеристики, без которых невозможно любое строительство. Они во многом определяют механику почв и их прочностные свойства. Без знания этих параметров нельзя заложить фундамент или другой объект. Кроме того, данные свойства определяют, как грунт поведет себя при воздействии на него низких температур, температурных колебаний, замачивания.
Исходя из прочности грунта, можно высчитать массу строительных элементов, которые он в состоянии выдержать. Неправильная оценка механических свойств почвы способна привести к деформации сооружения, а то и к его полному разрушению. Считается, что более 50% аварий насыпей, дорог, мостов, зданий и плотин – это следствие ошибок, допущенных при геологических изысканиях и расчетах характеристик грунта.
Расчет массы почвы может пригодится не только профессиональным строителям, но и обычным обывателям. Например, при постройке дачи или дома с помощью указанных выше формул и значений можно посчитать тоннаж автотранспорта. Застройщики-любители обычно не пользуются сложными расчетами, а просто берут усредненные значения для каждого грунта, которое можно найти в справочниках.
| Объем, массу или вес которого нужно узнать. | Единицы измерения объемной массы. | Сколько килограмм в кубе — масса 1 м3. |
|---|---|---|
| 1 м3. | кг/м3 и тн/м3. | 1200 — 1300 |
В одном кубе грунта (в 1 м3 грунта) 1,20 — 2,00 тонн. В одной тонне грунта 0,83 — 0,50 кубов. Для перевода тонн в кубы и обратно воспользуйтесь онлайн калькулятором перевода тонн в кубы (необходимо знать плотность для расчета).
Сколько кг суглинка в 1м3?
Таблица объемного веса 1м3 суглинка.
Средний вес суглинка 1 м3 в общем составляет от 2580 до 2730 кг.
Как узнать вес грунта?
Объемный вес сухого грунта, также его называют вес скелета грунта, определяется по формуле: О = У (1 – N), где У – удельный вес грунта, а N– выраженная в долях единицы пористость грунта.
Как перевести кубы в тонны грунт?
Один куб грунта равен 1,20 – 2,00 тонн. Одна тонна грунта равна 0,83 – 0,50 кубов.
Сколько кубов в тонне плодородного грунта?
Вес кубометра плодородного грунта может отличаться. В среднем в 1 тонне чернозема 1000-1300 килограмм. Таким образом, используя соотношение можно определить вес 3,5, 15 или 10 кубов чернозема.
Сколько весит 1 м3 земли?
В одном кубе земли (в 1 м3 земли) 1200 — 2000 килограмм (кг). В одном килограмме земли 0,00083 — 0,0005 кубов.
Сколько будет 1 куб земли?
Плотность земли зависит от типа земли и составляет от 1200 до 2000 кг/м3. Следовательно, один куб земли равен примерно 1,20 — 2,00 тонн.
Сколько весит 1 м куб глины?
Масса 1 кубического метра (1 м3, кубометра) глины: — сухая в порошке — 900 кг; — свежевырытая — 1670-1850 кг; — воздушно-сухая — 1500-1600.
Сколько весит 1 куб чернозема?
Вес чернозема
Средний вес 1 м3 черноземных грунтов колеблется в пределах от 1000 до 1300 кг.
Что такое коэффициент уплотнения грунта?
Под коэффициентом уплотнения грунта понимают отношение фактической плотности грунта в насыпи к максимальной плотности (max) того же грунта, который прошел процедуру стандартного уплотнения в грунтовой лаборатории.
Иногда при строительстве своего дома нужно определить объемный вес грунта. Все мы что-то копаем, роем, вывозим, привозим… Всегда требуется определить хотя бы нужный тоннаж заказываемой машины, чтобы не попасть впросак.
Грунт перевозится довольно часто. Как определить его объемный вес (ОВ)? Этот вопрос и рассмотрим.
Для начала надо уяснить себе, чем ОВ отличается от УВ (удельного веса), похожую задачку с песком мы решали здесь.
Удельным весом грунта будет называться отношение его объема к массе его твердых частичек, которые высушены при Т=100-105°С.
Нужно помнить, что УВ зависит от:
- минералогического состава;
- количества органических веществ;
- отсутствия (либо наличия) всевозможных растительных остатков.
Зачем нам нужно знать УВ? Эта величина понадобится при определении ОВ. Таблица удельных весов наиболее встречаемых грунтов выглядит вот так.
Теперь, зная эти цифры, можно приступать к определению объемного веса грунта, т.е. в единице объема.
Основной фактор, который влияет на этот параметр — влажность. В зависимости от нее объемный вес грунта разделяется на 2 вида.
- Сухой.
- Влажный.
На это обстоятельство следует обращать внимание.
Порой такие мелочи вносят ошибку в расчеты.
ОВ сухого материала вычисляется по формуле:
Что касается ОВ влажного материала, он вычисляется вот так:
Конечно, застройщик-любитель этими формулами пользоваться не будет. Ему нужно подсчитать все быстро и без лишней головной боли.
Искомые усредненные значения объемного веса влажного грунтового материала можно брать из этой таблицы.
Как видим, необходимо учитывать пористость материала. Грунт — это очень сложная, многогранная и дисперсная среда, состоящая из многих слагаемых. Каких именно?
- Твердых минеральных частиц.
- Пустот (порового пространства, которое обычно заполнено воздухом и водой).
Точные подсчеты по вычислению его ОВ порой весьма затруднительны. Впрочем, рядовому застройщику это и не нужно. Достаточно взять усредненные данные и подставить их в свои расчеты.
В справочниках можно встретить такую полуэкзотическую величину, как ОВ грунта под водой. Это масса единицы объема под водой с ее натуральной пористостью. Значение это = массе объема материала минус количество воды, которая вытесняется твердыми частицами. Рассчитывается эта объемная величина по формуле:
При проведении строительно-монтажных и землекопных работ на своем участке нередко приходится иметь дело с большим объемом земли, песка и прочих сыпучих материалов. Чтобы правильно оперировать с ними, нужно иметь представление о том, что такое объемный вес грунта. Разберем, как определяется данная величина и от чего она зависит.
Удельный вес – что это такое и зачем знать
Удельный вес грунта – величина, отражающая отношение его объема к массе насыпных частиц после просушки при 100°C (например, для 1м³ черноземной земли – 1,45 т/м³, это значит, что 1 кубометр весит 1,45 тонн или 1450 кг). Зависит он от ряда факторов:
- Входящих в состав различных фракций.
- Доли растительных остатков.
- Органических включений.
Величина мало применяется на практике, а служит для точного расчета другого, более значимого параметра – объемного веса. С другой стороны, на практике его также не приходится рассчитывать – так как проще и быстрее его узнать из специальных таблиц.
Не следует путать это понятие удельного веса с плотностью плодородной или растительной земли или насыпного грунта, также измеряемого в кг/м³ или т/м³. Так как эта величина отражает действительное состояние почвы и слагается из массы и объема многих компонентов – твердой, жидкой и газовой.
Справка! Плотность грунта колеблется в широких пределах – от 0,7 до 3,3 т/м³. Примером самых плотных пород является мрамор, кремень, базальт, а самых рыхлых – торф, пемза, верхний растительный слой.
Зависимость от различных параметров
Для того чтобы точно определить, сколько кг или тонн весит 1, 6, 10, 15 и т.д. кубов земли, необходимо учесть множество факторов. Однако, как правило, основное влияние на это влияют следующие два параметра:
- Состав почвы. Чем выше доля плотных фракций, тем больше будет масса.
- Степень увлажненности. Чем более увлажнена почва, тем она тяжелее, и наоборот.
Совет! С практической точки зрения важно определить, сколько весит определенный объем почвы в данном конкретном случае. Для этого, например, можно взять ведро на 10 л, заполнить его грунтом и взвесить. Далее, исходя из полученных данных, рассчитать массу всего объема.
Видеоролик о том, сколько весит куб земли:
Коротко о главном
Для расчета объемного веса грунта необходимо определить его удельный вес, однако на практике узнать о том, сколько весит кубометр конкретного типа земли, можно из таблицы специального справочника. При этом в реальности вес почвы зависит от 2-х факторов:
- Фракционного состава.
- Уровня увлажненности.
Определить вес грунта практически можно, взвесив его точный небольшой объем, а затем рассчитать весь.
Удельный вес — это отношение веса частиц породы к их объему.
Численно удельный вес равен весу единицы объема скелета грунта при условии отсутствия пор.
Удельный вес зависит от минералогического состава грунта и увеличивается с увеличением содержания в нем тяжелых минералов. Так, у основных пород, содержащих железо, магний, удельный вес выше, чем у кислых, состоящих в основном из кварца.
Наличие в минеральном грунте гумуса и органических веществ снижает удельный вес.
Удельный вес обычно определяют в стационарных или полевых лабораториях по образцам пород, измеряя объем и вес твердой фазы грунта. Вес частиц породы определяют путем взвешивания высушенной пробы грунта, а его объем находят следующими способами: пикнометрическим, объемным, вытеснением газа, гидростатическим взвешиванием. Наибольшее распространение получил пикнометрический способ.
Объемный вес грунта — это вес единицы объема. Объемный вес характеризует инженерно-геологические свойства и структурные особенности грунта (плотность расположения слагающих элементов) после взрыва заряда ВВ. Различают объемный вес сухого грунта (объемный вес скелета) и влажного грунта.
Объемный вес влажного грунта — это вес единицы объема грунта с естественной влажностью и структурой.
Объемный вес влажного грунта зависит от его минералогического состава, пористости и влажности. Грунты одного и того же минералогического состава и одной пористости могут иметь различный объемный вес из-за разной их влажности, и наоборот, грунты с одинаковой влажностью могут различаться по объемному весу вследствие их разного минералогического состава и пористости. Объемный вес дисперсных грунтов (связных, несвязных и крупнообломочных) колеблется от 1,3 до 2,4 г/см3.
Объемный вес большинства скальных грунтов близок к удельному весу вследствие малой пористости грунтов этой группы. Так, объемный вес изверженных и метаморфических пород 2,5— 3,5, аргиллитов и алевролитов 2—2,5, песчаников 2,1—2,65 и известняков 2,3—2,9 Г 1см3.
Объемный вес влажного грунта является расчетным показателем при определении давления пород на подпорную стенку, устойчивости откосов и оползневых склонов, допускаемого давления в основании сооружений. Кроме того, его используют при расчетах объемного веса скелета грунта.
Объемный вес сухого грунта или объемный вес скелета грунта — это вес единицы объема абсолютно сухой породы:
Объемный вес скелета зависит от пористости и минералогического состава грунта. Чем меньше пористость и выше содержание тяжелых минералов в породе, тем больше объемный вес ее скелета.
Методы для определения объемного веса пород подразделяются на две группы: методы, позволяющие определить плотность пород в условиях их естественного залегания, и методы, применяемые для определения объемного веса, как правило, небольших образцов грунта, извлекаемых из массива. Методы первой группы применяются исключительно в полевых условиях, а методы второй группы применяются как в полевых, так и в лабораторных условиях.