Физические свойства

Физические свойства грунтов являются характеристиками, которые описывают физическое состояние того или иного грунта, а также его способность к изменению своего состояния под воздействием различных физико-химических факторов.

Для точного определения наименования грунта и его основных характеристик, необходимых для принятия проектных решений в строительстве, обязательно определение физических характеристик лабораторным путем.

• Влажность;

• Плотность;

• Границы текучести и раската;

• Плотность минеральных частиц;

• Гранулометрический состав;

• Содержание органического вещества;

• Степень разложения (для торфов);

• Коэффициент фильтрации;

• Коэффициент выветрелости;

• Максимальная плотность и оптимальная влажность.

Влажность

Природная влажность грунта — это количество воды, содержащееся в порах грунта в условиях естественного залегания. От природной влажности грунта зависит его несущая способность и при повышенной влажности грунт может снижать свои прочностные характеристики в несколько раз. Пониженная влажность грунта так же является неблагоприятным свойством, так как грунты с низкой влажностью предрасположены к просадочности.

В лабораторных условиях природная влажность определяется путем высушивания грунта до постоянного веса при температуре 105° С. Для определения влажности необходимо следующее оборудования: сушильный шкаф, весы, алюминиевые или стеклянные бюксы, эксикатор с хлористым кальцием.

Плотность

Одной из основных характеристик грунта является плотность. Для того, чтобы в лабораторных условиях определить плотность грунта необходимо вычислить отношение массы вещества к его объему. Плотность зависит от минерального состава, пористости и влажности.

Плотность грунта определяется путем отбора проб грунта ненарушенного сложения и последующего анализа в лабораторных условиях. Для большинства грунтов используется самый простой способ определения плотности – метод режущего кольца. При определении плотности данным методом необходимы следующие приборы и оборудование: режущее кольцо, нож, пластинки с гладкой поверхностью (из стекла, металла и т.д.) и лабораторные весы.

Кроме метода режущего кольца для определения плотности так же применяют метод парафинирования. Объем образца грунта методом парафинирования определяется по закону Архимеда вес тела погруженного в воду уменьшается на величину, равную массе жидкости вытесненной телом.

Плотность скального грунта определяется методом непосредственных измерений, если из него можно вырезать (выпилить) образец правильной геометрической формы.

Границы текучести и раската

Кроме природной влажности грунтов при принятии проектных решений важно знать влажность грунта на границе текучести и раската. Влажность на верхней границе пластичности называется границей текучести и характеризует переход грунта из пластичного в текучее состояние, т.е. показатель текучести изменяется с изменением содержания в конкретном грунте воды. Эту влажность условно определяют как влажность такого состояния грунта, при которой балансирный конус (конус Васильева) погружается под действием собственной массы за 5 с на глубину 10 мм.

Влажность на нижней границе пластичности называется границей раскатывания. При этой влажности происходит потеря пластичности грунта. Граница раскатывания характеризуется весовой влажностью грунта, при незначительном уменьшении которой пластичное тесто, приготовленное из грунта и воды, при раскатывании в жгут толщиной 3 мм начинает распадаться на кусочки длиной 3-10 мм.

Данный вид испытания помогает определить целый ряд инженерно-геологических свойств глинистых горных пород.

Плотность минеральных частиц

Плотность минеральных частиц – отношение массы твердых частиц к их объему.

Для определения плотности минеральных частиц используется стеклянный сосуд определённой формы и известным объёмом – пикнометр, а также дополнительные инструменты – эксикатор, ступка с пестиком, термометр, сушильный шкаф, бюксы и песчаная баня. Результаты исследования заносятся в журнал и проводятся вычисления необходимого показателя – плотности минеральных частиц грунта. Чаще всего пикнометр используется для определения плотности твёрдых веществ, либо очень вязких жидкостей, для которых измерение плотности другими средствами измерения не представляется возможным. Данный метод очень прост, но для уменьшения погрешности испытания необходимо проводить с использованием высокоточных весов.

Плотность минеральных частиц грунта является важным качественным показателем для определения нормативных значений прочностных и деформационных характеристик, которые, в свою очередь, позволяют оценить несущую способность грунтов, и возможность их дальнейшего использования в качестве оснований фундаментов.

Гранулометрический состав

Гранулометрическим составом грунта называется содержание в нем частиц различной величины, выраженное в процентах к весу абсолютно сухого образца. Гранулометрический состав является основной характеристикой грунта, от которой зависят другие физические характеристики: плотность, влажность, пористость и коэффициент фильтрации. В условиях лаборатории проводить исследования грунта на гранулометрический состав возможно следующими способами: ситовой (разделение частиц грунта по размеру частиц путем просеивания его через набор сит с отверстиями разного диаметра), ареометрический (измерение плотности отстаиваемой суспензии ареометром через определенные промежутки времени) и пипеточный (основан на учете скорости падения частиц в спокойной воде). Ситовой способ используется на песчаных грунтах, а пипеточный и ареометрический способы – на глинистых.

Содержание органического вещества

Относительное содержание органического вещества - это отношение массы органического вещества к массе абсолютно сухого грунта. Присутствие органического вещества в горных породах и почвах в виде гумуса всегда повышает их дисперсность и влияет на свойства грунтов таких, как влагоемкость, воздухопроницаемость и плотность. Для определения содержания органических веществ в грунте надлежит установить раздельно количество растительных остатков и гумуса. Большинство грунтов с органическими включениями являются более слабыми и сжимаемыми, чем грунты с тем же минералогическим составом, но без органических примесей, поэтому необходимо правильно определять наличие органических веществ, которые обусловливают прочность и устойчивость грун­тов при их взаимодействии со строительными объектами.

Степень разложения торфов

Степенью разложения грунта называется соотношение между количеством гумуса и неразложившегося органического волокна (%).

На основании учета степени разложения, торфы подразделяются на слаборазложившиеся (степень разложения R=5-20%), среднеразложившиеся (R=20-30%), хорошо разложившиеся (R=30-40%) и сильноразложившиеся (R>40%).

Определение степени разложения торфа в лабораторных условиях производится микроскопическим способом и центрифугированием, основанным на разделе гумусовой и волокнистой фракций торфа при вращении в центрифуге с последующим взвешиванием или определением степени разложения с помощью графика.

Степень разложения грунтов является одним из важнейших свойств, которое необходимо учитывать при строительстве.

Коэффициент фильтрации

Коэффициент фильтрации – это величина, характеризующая водопропускную способность грунтов. Единицей измерения при этом является количество метров в сутки. Расчет ведется с учетом гидравлического градиента, равного единице.

Лабораторные исследования грунтов на коэффициент фильтрации проводятся при помощи компрессионно-фильтрационного прибора. Кроме этого для проведения испытания необходимы следующие оборудования: термометр с погрешностью измерения не более 0,5 °С секундомер; нож из нержавеющей стали с прямым лезвием; лопатка; пресс винтовой; пластины плоские с гладкой поверхностью (из стекла, плексигласа или металла).

Коэффициент выветрелости

На прочностные показатели скальных и полускальных грунтов большое влияние оказывает коэффициент выветрелости . Коэффициент выветрелости - отношение плотности выветрелого грунта к плотности монолитного грунта. По степени выветрелости грунты делят на сильновыветрелые, слабовыветрелые и невыветрелые.

Коэффициент выветрелости в лабораторных условиях определяют с помощью следующих приборов: полочный барабан со скоростью вращения 50-70 об/мин, сито с сеткой № 2 по ГОСТ 6613-86 с поддоном, весы лабораторные.

Максимальная плотность и оптимальная влажность

При проектировании и строительстве земляных сооружений из песчаных и глинистых пород необходимо обеспечить наибольшую их устойчивость и прочность. Это достигается уплотнением пород до максимальной плотности при оптимальной влажности. Одним из основных критериев качества выполнения подготовительных работ на строительных участках служит коэффициент уплотнения грунта.

Максимальная плотность (стандартная плотность) - наибольшая плотность сухого грунта, которая достигается при испытании грунта методом стандартного уплотнения.

Оптимальная влажность - значение влажности грунта, соответствующее максимальной плотности сухого грунта.

Коэффициент уплотнения грунта - это безразмерный показатель, исчисляющийся как отношение плотности грунта к его максимальной плотности.

Стандартное уплотнение грунта в лабораторных условиях производят на приборе СоюздорНИИ по ГОСТ 22733-2016.

• Опыт работы
• Отзывы

ООО «ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ УФА»

Лабораторные исследования грунтов на объекте
Капитальный ремонт "Магистрального газопровода Магнитогорск-Ишимбай" на участке 223-248 км Сибайского ЛПУМГ

ООО "ЮГРАНЕФТЕГАЗПРОЕКТ"

Лабораторные исследования грунтов на объекте
Строительство инфраструктуры для запуска скважин ГТМ ПАО «Оренбургнефть»

ООО «УРАЛСИБНЕФТЕПРОЕКТ»

Лабораторные исследования грунтов на объекте
Реконструкция промысловых трубопроводов Татышлинского нефтяного месторождения (2017г.)

ООО "ЮГРАНЕФТЕГАЗПРОЕКТ"

Лабораторные исследования грунтов на объекте
Расширение обустройства Сергеевского нефтяного месторождения (2018 год)

ГУП «УРАЛДОРТРАНС» РБ

Лабораторные исследования грунтов на объекте
Строительство путепровода через проспект Салавата Юлаева в створе ул. Коммунистическая в Кировском районе городского округа город Уфа

подробнее