Коэффициент пористости песка средней крупности

2.2 Определение коэффициента пористости грунта

ρ_d – плотность сухого грунта г/см 3 (т/м 3 ).

2.3 Наименование песка по крупности зерен

Наименование песка ИГЭ-1 устанавливается путем совместного рассмотрения данных табл.2 (по конкретному варианту) и табл. Б10 ГОСТ 25100-95, приведенной в приложении к данному пособию (табл. А1).

Установим наименование песка ИГЭ-1 для варианта 3.

Песок не является «гравелистым», содержание частиц более 2мм составляет при данном варианте 7% , что меньше табличного значения 25% (табл. А1)

Песок не является “крупным”, процентное содержание частиц более 0.5мм составляет 20% (7+13=20). Это меньше табличного значения 50%.

Песок не является «песком средней крупности», содержание частиц более 0,25 мм составляет 38% (7+13+18=38), меньше 50%.

Также не является “мелким”, потому что содержание частиц более 0,1 мм составляет 60% (7 + 13 + 18 + 22 = 60), меньше 75%.

Песок является «пылеватым», так как процентное содержание частиц более 0,1 мм составляет 60 % < 75%.

2.4 Определение плотности сложения песка

Плотность сложения песка определяется по коэффициенту пористости, причем все определения ведутся раздельно для каждого вида песка (по крупности). Используется таблица Б18 ГОСТ 25100-95, приведенная в приложении к данным методическим указаниям (табл. А2)

Определим плотность «пылеватого» песка коэффициент пористости которого составляет 0.7. Согласно табл. А2 данный песок попадает в диапазон 0.60. 0.80, что для песков пылеватых соответствует пескам “средней плотности”.

Определение коэффициента водонасыщения

Коэффициент водонасыщения (степень влажности) S_r определяется по формуле , Для песка (0,29 * 2,51) / (0,7 * 1,00) = 1,00 Сравним полученное значение Sr песка с табличным (ГОСТ 25100-95 табл. Б17), приведенное в приложении (табл. А3) Величина Sr = 1,00 попадает в диапазон 0,8…1,00, что соответствует грунтам «насыщенным водой». Для глины (0,22 * 2,68)/ (0,71 *1,00) = 0,83 (насыщенные водой) где w,e– соответственно природная влажность и коэффициент пористости, _s,_w – соответственно плотность твердых частиц и плотность воды. Влажность берется не в процентах, а в долях единицы.

Наименование глинистого грунта

Для выяснения наименования пылевато-глинистого грунта ИГЭ-2 определяем “число пластичности” I_p = 27,2 – 19,2 = 8 где w_L,w_p – влажности на границе текучести и на границе раскатывания соответственно. Полученное значение I_p сравнили с приведенным в табл. А4 приложения (соответствующей табл.Б11 ГОСТ 25100-95) и установили название данного пылевато-глинистого грунта «суглинок».

Оценка консистенции пылевато-глинистого грунта

Оценка консистенции грунта ИГЭ-2 делается путем определения “показателя текучести” I_L= (22 – 19,2) / 8 = 0,35 Полученное значение I_L сравнили с приведенным в табл. А5 приложения (соответствующей табл. Б14 ГОСТ 25100-95) и установили консистенцию грунта «тугопластичный», так как показатель текучести лежит в диапазоне 0,25…0,50.

Измеряемые характеристики грунтов

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

Удельный вес грунта вычисляется через его плотность:

γ = ρ * g

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

Плотность сухого (скелета) грунта

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

ρ_d = ρ / (1+0,01W)

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

Коэффициент пористости грунта

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

e = (ρ_s — ρ_d) / ρ_d

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

Принимаемая плотность частиц ρ_s (г/см³) для грунтов

Грунт	Плотность частиц ρs (г/см³)
песчаные грунты	2,66
супеси	2,7
суглинки	2,71
глины	2,74

Коэффициент пористости е, для песчаных грунтов разной плотности

Песок	Гравелистый, крупный и средней крупности	Мелкий	Пылеватый
Плотный	e ≤ 0,55	е ≤ 0,6	е ≤ 0,6
Средней плотности	0,55 0,7	е > 0,75	е > 0,8

Степени влажности грунта

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

S_r = (W * ρ_s) / (е * ρ_w)

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

Грунты по степени влажности

Грунт	Степень влажности
Маловлажный	0

Пластичность грунта

Пластичность грунта — его способность деформироваться под действием внешнего давления без разрыва сплошности массы и сохранять приданную форму после прекращения деформирующего усилия.

Для установления способности грунта принимать пластичное состояние определяют влажность, характеризующую границы пластичного состояния грунта текучести и раскатывания.

Граница текучести W_L характеризует влажность, при которой грунт из пластичного состояния переходит в полужидкое — текучее. При этой влажности связь между частицами нарушается благодаря наличию свободной воды, вследствие чего частицы грунта легко смещаются и разъединяются. В результате этого сцепление между частицами становится незначительным и грунт теряет свою устойчивость.

Граница раскатывания W_P соответствует влажности, при которой грунт находится на границе перехода из твердого состояния в пластичное. При дальнейшем увеличении влажности (W > W_P) грунт становится пластичным и начинает терять свою устойчивость под нагрузкой. Границу текучести и границу раскатывания называют также верхним и нижним пределами пластичности.

Определив влажность на границе текучести и границе раскатывания, вычисляют число пластичности грунта I_P. Число пластичности представляет собой интервал влажности, в пределах которого грунт находится в пластичном состоянии, и определяется как разность между границей текучести и границей раскатывания грунта:

I_P = W_L — W_P

Чем больше число пластичности, тем более пластичен грунт. Минеральный и зерновой составы грунта, форма частиц и содержание глинистых минералов существенно влияют на границы пластичности и число пластичности.

Деление грунтов по числу пластичности и процентному содержанию песчаных частиц приведено в таблице:

Грунт	Число пластичности IP	Содержание песчаных частиц (2-0,5мм) % по массе
✦ Супесь
песчанистая	1 — 7	≥ 50
пылеватая	1 — 7	27	не регламентируется

Текучесть глинистых грунтов

Показать текучести I_L выражается в долях единицы и используется для оценки состояния (консистенции) пылевато-глинистых грунтов. Определяется расчетом из формулы:

I_L = (W — W_P) / I_P

где W — природная (естественная) влажность грунта; W_P — влажность на границе пластичности, в долях единицы; I_P — число пластичности.

Показатель текучести для грунтов разной плотности

Грунт	Показатель текучести IL
✦ Супесь
твёрдая	IL ≤ 0
пластичная	0 ≤ IL ≤1
текучая	IL > 1
✦ Суглинок и глина
твёрдые	IL ≤ 0
полутвёрдые	0 ≤ IL ≤ 0,25
тугопластичные	0,25 1

О коэффициенте пористости несвязных грунтов

Исследования создателей отчечественной механики грунтов – гидротехников во главе с чл. корр. АН СССР, проф. В.А. Флориным – показывают, что для несвязных грунтов величина коэффициента пористости е не является однозначным показателем плонтости сложения.

Так, для ряда плотин ГЭС из мелкого песка были определены значения коэффициента относительной плотности I _D (индекса плотности), показывающего степень плотности сложения:

e _min , e и e _max – коэффициент пористости грунта соответственно в максимально рыхлом, естественном и максимально плотном состояниях.

Для определения ID необходимы полевые определения естественного коэффициента пористости е, а также лабораторные определения коэффициента пористости при осторожной рыхлой отсыпке и при динамическом уплотнении грунта в мерном сосуде. Если то грунт в самом рыхлом состоянии, если то сложение самое плотное.

Полученные значения коэффициентов пористости для намытого мелокого песка практически одинакового состава изменялись от е=0,62 для наиболее окатанных до е=0,85 – 0,9 для очень остроугольных. Соответственно, по коэффициенту пористости выходит, что одни пески уложены более плотно, по сравнению с другими. Однако, поределение предельных значений коэффициентов пористости показало, что они все соответственно смещены и значения I _D практически для всех намытых плотин одинаковы (0,40 – 0,45).

Рис. 1. Предельные изменения коэффициентов пористости для мелких песков с различными коэффициентами формы частиц Кф

По рисунку 1 видно, что грунты для плотины №1 счиатются плотными (е ? 0,65), а для плотины №5 – рыхлыми (е ? 0,95), однако средняя плотность сложения у них одинаковая.

Таким образом, при одном и том же коэффициенте пористости одинаковые по зерновому составу пески могут находится в различной плотности сложения.

Различные по зерновому составу грунты имеют существенно отличные значения e _min , и e _max , причем с увеличением крупности они уменьшаются. На предельные значения коэффициентов пористости не меньшее влияние оказывает форма частиц, и, с увеличением окатанности и сферичности, они уменьшаются. Поэтому использование в качестве характеристики плотности сложения величины относительной плотности I _D , учитывающей как зерновой состов, так и форму частиц, дает объективный критерий плотности сложения.

Коэффициент относительной плотности является комплексной величиной, учитывающей несколько параметров грунта, а, следовательно, имеет интересные корреляционные зависимости, которые могут быть полезны в геомеханике. Учитывая, что геомеханика, как современное направление развивается более активно за рубежом, надо принять, что коэффициент I _D обозначается как RD. Тогда одна из зависимостей может быть представлена в следующем виде:

В этом отношении интересна работа ведущего научного специалиста компании Plaxis B.V. – Рональда Брейнгрифа ( R.B.J. Brinkgreve, E. Engin, H.K. Engin Validation of empirical formulas to derive model parameters for sands ).

В статье приводятся зависимости для «разумного выбора исходных данных в первом приближении для предварительных расчетов» на основе эмпирических зависимостей. Авторы предлагают популяризировать численное моделирование с использованием усовершенствованных (constitutive) моделей грунта, утверждая, что такие модели при выполнении приближенных расчетов дают более реалистичные результаты, чем простые модели (имеется в виду простейшая модель Мора-Кулона) с теми же примерными данными.

Приведем несколько эмпирических формул для модели HSS при моделировании песков:

Зависимость между коэффициентом уплотнения и коэффициентом пористости у песков средней крупности

Согласно п.5.3. «Пособия по проектированию подпорных стен и стен подвалов»Значения характеристик грунтов засыпки (с, фи гамма), уплотненных согласно нормативным документам с коэффициентом уплотнения ky не менее 0,95 от их плотности в природном сложении, допускается устанавливать по характеристикам тех же грунтов в природном залегании. Согласно того же документа п.5.2 При отсутствии непосредственных испытаний грунта допускается принимать нормативные значения удельного сцепления с, угла внутреннего трения j и модуля деформации Е по табл. 1-3 прил. 5 настоящего Пособия, а нормативные значения удельного веса грунта gn равными 18 кН/м3 (1,8 тс/м3). Вопрос следующий: какое значение коэффициента пористости принимать при расчете для песков средней крупности, уплотненных до коэффициента уплотнения 0,95. Есть ли какие то нормативные документы регламентирующие зависимость коэффициента уплотнения от коэффициента пористости. Ведь различия в характеристиках песка при коэффициенте пористости 0,65 и 0,45 приличные. Или будет ли при уплотнении с коэффициентом уплотнения 0,95 песка средней крупности коэффициент пористости хотя бы 0,65 или его значения будут выше

Просмотров: 47832

vlasctelin

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от vlasctelin

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

Регистрация: 30.01.2008
Сообщений: 18,648

Коэффициент уплотнения p(в конструкции)/p(в карьере)=0,92-0,98 зависит в том числе от природного залегания грунта в карьере.
Как он может быть связан с коэффициентом пористости в конструкции ?
Может быть связь только между плотностью грунта в конструкции, фракционным составом, влажностью и пористостью в конструкции.
Плотность сухого (высушенного в лаборатории) грунта (зависимость плотности от влажности) приведена в Таблица Г.1 ГОСТ 22733-2002 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности. При этом приведена также плотность частиц.
Может из этой таблицы можно получить зависимость е от пористости и влажности ?

__________________
«Безвыходных ситуаций не бывает» барон Мюнхаузен
Последний раз редактировалось Tyhig, 01.08.2013 в 14:31 .
Регистрация: 27.09.2010
Сообщений: 666

Тогда вообще непонятно какой столбец в таблице физико-механических свойств грунтов пособия принимать после уплотнения грунта обратной засыпки. Ведь в пособии четко написано при отсутствии непосредственных испытаний грунта допускается принимать нормативные значения удельного сцепления с, угла внутреннего трения j и модуля деформации Е по табл. 1-3 прил. 5 настоящего Пособия, а нормативные значения удельного веса грунта gn равными 18 кН/м3 (1,8 тс/м3).

Последний раз редактировалось vlasctelin, 01.08.2013 в 14:36 .

vlasctelin

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от vlasctelin

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

Регистрация: 30.01.2008
Сообщений: 18,648

Для обратной засыпки задаёте или коэффициент уплотнения 0,95-0,98 (или для насыпей отвалов плотность грунта после/без уплотнения кг/м3). В обратных засыпках этот вопрос не так важен, как в основаниях.

__________________
«Безвыходных ситуаций не бывает» барон Мюнхаузен
Регистрация: 27.09.2010
Сообщений: 666

Это то я задал — коэффициент уплотнения и плотность скелета грунта. Но вопрос с расчетом подпорной стены. Для нее характеристики грунта обратной засыпки очень сильно сказываются на результатах

vlasctelin

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от vlasctelin

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

Регистрация: 30.01.2008
Сообщений: 18,648

Я вот тут подумал.
Паспорт/сертификат на песок из карьера у подрядчика должен быть сразу после покупки песка.

0,95 = плотность грунта в конструкции после уплотнения / плотность грунта в карьере = V в карьере / V в конструкции после уплотнения

е = V пор / V скелета грунта/твёрдых частиц без воды и льда в порах

ГОСТ Р 54477-2011 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик деформируемости грунтов в дорожном строительстве
п. 5.5.3 Коэффициент пористости начальный e=ps/p*(1+0,01*Wo)-1

В принципе это и есть искомое.
Плотность твердых частиц рs ?можно? узнать у ближайшего карьера по телефону. Плотность частиц ?наверное? можно принять 2,6-2,7 т/м3 (кварц).
Влажность грунта в карьере ?можно? узнать у ближайшего карьера по телефону. Или принять от 3 до 5%. http://www.rekon-spb.biz/perevozka-o. sok-zapolnitel

Получается зависимость между плотностью грунта в конструкции и пористостью немного притянутая за уши.

При влажности песка 4% е = 2,6 / p *(1+0,01*4)-1 = 2,7/р — 1
При плотности после уплотнения 2 т/м3 е = 2,7/1,5 — 1 = 0,35
При плотности после уплотнения 1,8 т/м3 е = 2,7/1,5 — 1 = 0,5
При насыпной плотности грунта 1,6 т/м3 е = 2,7/1,5 — 1 = 0,69
При насыпной плотности грунта 1,5 т/м3 е = 2,7/1,5 — 1 = 0,8
При насыпной плотности грунта 1,3 т/м3 е = 2,7/1,5 — 1 = 1,08

Если в карьере была плотность 1,8 т/м3 * 0,95 = 1,71 т/м3, то е = 2,7/1,71 — 1 = 0,58

__________________
«Безвыходных ситуаций не бывает» барон Мюнхаузен
Последний раз редактировалось Tyhig, 01.08.2013 в 16:18 .