Физико-механические свойства грунтов

К основным физическим свойствам грунтов относят плотность частиц грунта, влажность и плотность.

Плотность частиц грунта (d₀) — это отношение массы твердых частиц грунта к их объему. Показатель характеризует твердую компоненту грунта и зависит от его минералогического состава, а присутствие в грунте органического вещества снижает эту величину. Средние значения d₀ песчаных и пылевато-глинистых грунтов следующие: песок — 2,66 г/см³; супесь — 2,70; суглинок — 2,71; глина — 2,74. С увеличением содержания в грунте тяжелых минералов плотность частиц грунта увеличивается, достигая 3,0—3,4 г/см³ в магматических основных породах (габбро, диабаз и др.).

Плотность грунта (d_v) — отношение массы грунта (включая массы воды в порах) к его объему. Величина плотности грунтов колеблется в широких пределах — от 1,2 до 3,5 г/см³ — и зависит от минерального состава, пористости, влажности и других показателей. Показатели плотности широко используются при инженерно-геологической оценке различных типов грунтов.

Влажность (W, %) — отношение массы воды, содержащейся в грунте, к массе этого грунта, высушенного до постоянной массы. Влажность грунтов зависит от их минерального и гранулометрического состава, пористости, содержания органических веществ, глубины залегания грунтовых вод и др. Влажность во многом определяет прочность, сжимаемость и другие свойства грунтов.

Остальные физические свойства грунтов (пористость, коэффициент водонасыщения и др.) определяются расчетным способом.

Пористость (Р, %) — отношение объема пор ко всему объему грунта. Пористость глинистых грунтов колеблется в пределах 40—60%, песчаных — 30—40%, а в илистых грунтах может достигать 70—90%. Наименьшей пористостью обладают магматические интрузивные и многие метаморфические грунты (от долей процента до 1—3%). Величина пористости грунтов влияет на сжимаемость, прочность и другие свойства.

Механические свойства грунтов (сжимаемость, прочность и др.) широко используются в строительной практике. Они необходимы для оценки степени устойчивости оползневых склонов, откосов выемок при гидротехническом и дорожном строительстве, для расчета величины осадок сооружений и т. д.

Сжимаемостью грунтов называют способность их под воздействием внешних нагрузок, не подвергаясь разрушению, уменьшаться в объеме (давать осадку) за счет уменьшения пористости и увеличения плотности. Сжимаемость зависит прежде всего от характера структурных связей и физического состояния грунтов, а также от их минерального состава, степени дисперсности и др.

Коэффициент сжимаемости или уплотнения (а) является классификационной характеристикой (табл. 4.1).

Таблица 4.1

Коэффициент сжимаемости грунтов.

Прочность грунтов — способность сопротивляться разрушению под воздействием механических напряжений. Прочностные характеристики грунтов необходимы для расчетов устойчивости оснований сооружений, оползневых склонов, откосов водохранилищ, котлованов и др. Важнейшей прочностной характеристикой рыхлых осадочных грунтов является сопротивление сдвигу.