8.2. Физические свойства грунтов

К физическим свойствам относят гранулометрический состав, плотность, объемная масса, влажность.

Гранулометрический (зерновой) состав грунта показывает относительное содержание в нем твердых частиц различной крупности, которое выражается в процентах от общей массы исследуемого грунта. Гранулометрический состав устанавливают анализом, при котором твердые частицы грунта разделяют по крупности на отдельные группы.

Твердые частицы грунта (скелет) состоят из зерен двух основных видов: компактной формы (песчаные грунты) и пластичной формы (глинистые грунты). Указанные виды зерен влияют на физико-механические свойства грунтов. Степень этого влияния зависит от процентного содержания данного вида зерен в составе грунта.

Содержание в грунте гальки, щебня, гравия снижает его связность, упругость, увеличивает внутренне трение в грунте, повышает водостойкость в отношении размываемости и выщелачивания.

Наличие в грунте песчаных зерен также уменьшает связность, сжимаемость и упругость грунта, повышает внутренне трение в грунте, его размываемость снижает размягчаемость.

Содержание в грунте глинистых частиц придает ему связность, повышает сжимаемость, упругость, снижает водопроницаемость, сообщает грунту свойство пластичности и способность набухания при увлажнении.

Пылеватые частицы занимают промежуточное место между песчаными и глинистыми. Содержание в грунте пылеватых частиц понижает связность, ускоряет размягчаемость, повышает вымываемость и способствует возникновению подвижности в грунте под действием внешних сил.

Плотностью грунта называют отношение массы твердых частиц грунта, высушенных до полной потери влаги, к объему, занимаемому этими частицами.

Объемной массой грунта называют отношение массы твердых частиц грунта, включая и воду, находящуюся в его порах, к его объему или массе 1 м грунта в полном естественном состоянии.

Влажностью грунта называют отношение массы воды, содержащейся в данном объеме грунта к массе этого грунта, высушенного при температуре до постоянной массы;

,

где – масса пробы грунта для высушивания,

– масса пробы грунта после высушивания, .

Зная исходные характеристики грунта, можно путем расчета определить производные характеристики – пористость грунта, степень влажности и т.п.

Для глинистых грунтов важнейшими характеристиками физических свойств являются: граница раскатывания, граница текучести и консистенция.

Граница раскатывания – это влажность, при незначительном уменьшении которой грунт переходит в полутвердое состояние.

Граница текучести – это влажность, при незначительном увеличении которой грунт переходит в текучее состояние.

Обе характеристики зависят от содержания в грунте глинистых частиц, а также от их минералогического состава.

Разность влажностей,%, соответствующих границе текучести и границе раскатывания, называют числом пластичности . В соответствии с этим различают песчаные грунты при , супеси , суглинки , глины при .

Консистенция (состояние глинистого грунта) зависит от его влажности на границах текучести и раскатывания. Коэффициент консистенции определяют по формуле:

.

В зависимости от значения коэффициента консистенции различают суглинки и глины: твердые при ; полутвердые ; тугопластичные ; мягкопластичные ; текучепластичные ; текучие .