Плотность и удельный вес грунта
Учитывая, что грунт представляет собой сложную дисперсную среду, состоящую из минеральных твердых частиц и порового пространства, заполненного в самом общем плане водой (поро-вой жидкостью) и воздухом, понятие плотности как физической величины также является сложным и приобретает определенность только в том случае, если указывается точно, о плотности каких фаз грунта идет речь.
Плотность частиц грунта ρs представляет собой отношение массы твердой части сухого грунта ms (исключая массу воды в его порах) к его объему V:
Обычно в качестве единицы измерения плотности частиц грунта применяют следующие единицы: кг/м 3 , г/см 3 , т/м 3 и т.д.
Плотность частиц грунтов зависит от их минерального состава и присутствия органических и органоминеральных веществ, поэтому она представляет собой средневзвешенную плотность этих частей грунта.
Плотность частиц отдельных видов дисперсных грунтов имеет следующие значения: пески — 2,65. 2,67 т/м 3 ; супеси — 2,68. 2,72 т/м 3 ; суглинки — 2,69. 2,73 т/м 3 ; глины 2,71. 2,76 т/м 3 ; торфы 1,50. 1,80 т/м 3 .
Плотность влажного грунта ρw представляет собой отношение массы влажного грунта mw к его объему Vw:
Плотность сухого грунта ρd представляет собой отношение массы сухого грунта md (исключая массу воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объему, который включает в себя объем имеющихся в этом грунте пор:
Эти параметры используются для характеристики физических свойств грунтов и в динамических расчетах оснований сооружений.
Для инженерных геотехнических расчетов, связанных, в частности, с определением природного давления и давления засыпки на подпорные стенки, используется не характеристика плотности грунта, а характеристика его удельного веса, представляющего собой отношение веса грунта к занимаемому им объему и измеряемого в Н/м 3 , кН/м 3 , мН/м 3 (система СИ).
Удельный вес частиц грунта γ s — отношение веса сухого грунта к объему его твердой части.
Удельный вес влажного грунта γ w — отношение веса влажного грунта ко всему занимаемому этим грунтом объему.
Удельный вес сухого грунта γ d — отношение веса сухого грунта (скелета) к занимаемому этим грунтом объему, включая поры.
Плотность и удельный вес связаны между собой несложным соотношением. Так, при значении плотности частиц грунта рs = 2,71 т/м3, удельный вес частиц этого же грунта γs = 10 рs = 27,1 кН/м 3 .
Определение удельного веса состоит из двух основных операций: определения объема некоторого количества грунта и определения веса этого объема грунта.
Определение объема образца (монолита) непористой скальной породы осуществляется путем погружения образца в воду и определения объема вытесненной при этом воды.
Определение объема образца глинистого грунта путем непосредственного погружения его в воду невозможно, существует реальная опасность, что глинистый образец либо распадется, либо разбухнет, поглощая воду. Поэтому образец глинистого грунта перед погружением в воду предварительно парафинируют, т.е. покрывают его слоем не пропускающего воду парафина. При парафинировании следует избегать возможного защемления воздуха (пузырьков) между грунтом и парафином.
Далее опыт проводят обычным образом, описанным ранее. Для определения объема чистого грунта необходимо из найденного общего объема запарафинированного грунта вычесть объем, занятый парафином. Объем парафина легко определяется взвешиванием образца до и после парафинирования и учетом удельного веса самого парафина, обычно близкого к 9 кН/м 3 .
Удельный вес значительных по размеру монолитов связных грунтов определяется с достаточной точностью путем непосредственного измерения монолита, которому придали правильную геометрическую форму, например цилиндрическую, и его последующего взвешивания. На практике для определения удельного веса влажного (и сухого) грунта часто используется металлическое кольцо с заостренным режущим краем диаметром до 15 см и высотой до 5. 10 см. Для отбора пробы кольцо вдавливается в грунт. Объем образца в данном случае определяется внутренним объемом цилиндра.
Удельный вес влажных глинистых грунтов обычно составляет 19,5. 21,0 кН/м 3 . Удельный вес сухих несвязных сыпучих грунтов обычно колеблется от 15,8 до 16,5 кН/м3.
Объем несвязных песчаных грунтов определяют в двух состояниях: наиболее рыхлом и наиболее плотном. Определение ведется путем укладки песка в мерную емкость, причем пески испытываются в сухом виде или под водой. Требуемая максимальная рыхлость песка достигается осторожным его насыпанием в емкость, a предельная плотность — путем тщательного его штыкования до постоянства массы или путем помещения емкости с песком на вибростол.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Удельный вес грунта во взвешенном состоянии
Добрый день народ. Подскажите как мне найти удельный вес грунта во взвешенном состоянии или под действием подъёмной силы?
Просмотров: 162433
Регистрация: 29.03.2005
Сообщений: 12,968
-1тн/м^3 от веса грунта
__________________
Работаю за еду.
Working for food.
Für Essen arbeiten.
العمل من أجل الغذاء
Працую за їжу.
Регистрация: 09.11.2006
Сообщений: 29
спасибо большое
Ну типа прочнист
Регистрация: 12.01.2005
Сообщений: 1,649
| -1тн/м^3 от веса грунта |
Не так все просто, а пористость — e?
так что -(1-e) т/м^3
__________________
ZZH
| Разработчик |
| Посмотреть профиль |
| Посетить домашнюю страницу Разработчик |
| Найти ещё сообщения от Разработчик |
Регистрация: 29.03.2005
Сообщений: 12,968
Ну наверное все таки спрашивали про объемный вес грунта в воде.
Так что при равной плотност, какой бы ни был у вас коэф-т поритости объемный вес во взвешеном состоянии бут одинаковым.
__________________
Работаю за еду.
Working for food.
Für Essen arbeiten.
العمل من أجل الغذاء
Працую за їжу.
Регистрация: 09.11.2006
Сообщений: 29
Чето не то. В примере у меня не такая большая разница величин (((
Регистрация: 29.03.2005
Сообщений: 12,968
Че за пример.
И вообше про закон Архимеда читали.
Или мож слышали??
__________________
Работаю за еду.
Working for food.
Für Essen arbeiten.
العمل من أجل الغذاء
Працую за їжу.
Хочу быть фотографом 🙂
Регистрация: 21.10.2005
Москва, Кисловодск
Сообщений: 2,538
Плотность частиц грунта — это одно, а с учетом пор — другое..
__________________
Камень на камень, кирпич на кирпич..
Регистрация: 29.03.2005
Сообщений: 12,968
Блин ну вам же когда харки грунта дають вы же смтрите че по чем.
А то так Я получается совсем туплю.
__________________
Работаю за еду.
Working for food.
Für Essen arbeiten.
العمل من أجل الغذاء
Працую за їжу.
Регистрация: 18.03.2006
Сообщений: 1,501
Сообщение от shatiy
Подскажите как мне найти удельный вес грунта во взвешенном состоянии или под действием подъёмной силы?
Если действительно надо узнать вес только грунта во взвешенном состоянии (не пойму только зачем), то считать надо по закону Архимеда.
А если надо найти вес грунта в водонасыщенном состоянии, то
«Гамма водонасыщ»=»гамма грунта»*(1-n)+n*»гамма воды», где n- пористость. Подробнее см любой учебник по механике грунтов.
Регистрация: 29.03.2005
Сообщений: 12,968
Romka
Во во А то я уж начал растраиватся что тупой совсемь
__________________
Работаю за еду.
Working for food.
Für Essen arbeiten.
العمل من أجل الغذاء
Працую за їжу.
Регистрация: 18.03.2006
Сообщений: 1,501
DEM
Не расстраивайся. Меня тоже иногда такие мысли посещают после посещения форума, когда начитаюсь умных тем. Зато знаю, куда надо стремиться. [/b]
Регистрация: 19.06.2005
Сообщений: 3,396
вообще что такое удельный вес.
из родственных источников:
P_ = \sum_^i=n P_ V_ = P_ V_ +P_ V_+ … + P_ V_
получается что Pуд=(Gчастиц грунта*Vчастиц+Gводы*Vпор)
Pуд — удельный вес во взвешенном состоянии
Gчастиц грунта — удельный вес частиц
Gводы -плотность воды
Хочу быть фотографом 🙂
Регистрация: 21.10.2005
Москва, Кисловодск
Сообщений: 2,538
В общем, формула:
Гамма.sb=(гамма.s-гамма.w)/(1+e)
Где:
Гамма.sb — искомый уд. вес с учетом взвешивания;
гамма.s — уд. вес частиц грунта;
гамма.w — уд. вес воды;
е — коэффициент пористости грунта.
Гамма.sb=(гамма.s-гамма.w)*(1-n)
где n — пористость грунта.
__________________
Камень на камень, кирпич на кирпич..
Регистрация: 17.01.2006
Сообщений: 116
совсем запутался.
вот пример: по геологии дана плотность грунта 2,1т/м3
необходимо найти удельный вес грунта в тех же еденицах измерения (т/м3). если удельный вес это плотность(т/м3) умноженная на ускорение= 10, то получается удельный вес грунта 21т/м3.
Регистрация: 29.03.2005
Сообщений: 12,968
А как вы догадались всех Гуру на коленки поставили
__________________
Работаю за еду.
Working for food.
Für Essen arbeiten.
العمل من أجل الغذاء
Працую за їжу.
GEODATA Engineering S.p.A.
Регистрация: 11.02.2005
Сообщений: 686
| удельный вес грунта 21т/м3 |
Неужели так тяжело открыть учебник и прочитать, удельный вес грунтов колеблется в пределах от 13 до 23 кН/м3 или 1.3. 2.3 т/м3.
А формулу для определения удельного веса грунта во взвешенном состоянии совершенно точно указал Om81
Регистрация: 17.01.2006
Сообщений: 116
Сообщение от Гест
| удельный вес грунта 21т/м3 |
Неужели так тяжело открыть учебник и прочитать, удельный вес грунтов колеблется в пределах от 13 до 23 кН/м3 или 1.3. 2.3 т/м3.
А формулу для определения удельного веса грунта во взвешенном состоянии совершенно точно указал Om81
не трудно. просто запутался в переводе едениц.
. а вот еще такой вот вопрос тема навеяла:
предположим уровень грунтовых вод выше подошвы фундамента, фундамент заложен чуть ниже глубины промерзания. так вот, при расчете мы обязаны учитывать взвешивающее действие воды (архимедову силу) на грунты и на сам фундамент! а вот предположим что зимой грунт промерз практически до подошвы! и что тогда. получается что вода (точнее ЛЕД) будет лишь утяжелять слой грунта? как тогда расчитывать?что вы думаете.
Регистрация: 03.11.2006
Сообщений: 868
Конечно, Вы должны рассмотреть все случаи – и лед, и колебание УГВ как сезонное так и из-за дренажей (взвешивание и разгрузка). А если углубляться в дебри механики грунтов, то тиксотропные грунты (если их не трогать) не взвешиваются (вода вокруг частиц является связной), а при нарушении – взвешиваются. В некоторых визах грунтов имеющих сцепление но с низким ФИ (илы, супеси и суглинки) имеется эффект залипания подошвы подобный эффекту подводной лодке опустившейся на дно. 🙄
Плотность грунта (тс/м3, г/см3) в удельный вес (кН/м3)
Плотность переводится в вес умножением на ускорение свободного падения. Его значение было принято на Генеральной конференции по мерам и весам в 1901 году, как стандартное значение для всех стран (всей территории Земли) g = 9,80665 м/с².
За прошедшее с тех пор время были уточнены характеристики входящие в уравнение определения ускорения свободного падения.
g = G * (M /(Rз + H)^2), м/с^2;
где G – гравитационная постоянная (или постоянная всемирного тяготения), G = (6,674484)*10^-11 Н*м^2/кг^2;
М – масса Земли, M = 5,9722*10^24 кг;
Rз – радиус Земли, м. Радиус Земли, без учета неровностей поверхности, определяется расстоянием от среднего установившегося уровня моря до центра Земли. При расчете ускорения свободного падения на отметке выше уровня моря, к величине Rз прибавляется значение высоты над уровнем моря. В Российской Федерации уровень моря соответствует уровню Балтийского моря. На этом уровне значение Rз = 6362135,74 м. В Великобритании Rз = 6365592,57 м, в Германии и Нидерландах Rз = 6364771,32 м, в Турции Rз = 6370472,94 м, в Нью-Йорке Rз = 6368276,41 м, в Нью-Дели Rз = 6373261,4 м, в Пекине Rз = 6369379,41 м, в Форт Росс Rз = 6358830,78 м. Самое большое значение радиус Земли имеет на вершине потухшего вулкана Чимборасо в Эквадоре. В этом месте Rз = 6378123,07 м, с учетом высоты вулкана Hв = 6384 м, радиус Земли на вершине вулкана Rзв = 6 384 507.07 м. Самая близкая к центру Земли точка на её поверхности находится на глубине Гренландского моря, в этом месте радиус Земли на поверхности моря равен Rз = 6358316,96 м, с учетом максимальной глубины моря Hм = 5527 м, Rзм = 6 352 789.96 м.
H – высота тела над уровнем моря, м.
Пример. Расчет величины ускорения свободного падения для города Москва:
g = ((6,674484*10^-11)*(5,9722*10^24) / (6,3636*10^6)^2))*10 = 9,8434, м/с2;
Плотность грунтов
Вес единицы объема грунта является важным показателем, характеризующим плотность грунта, и используется для различных расчетов. 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 определяются в лаборатории по образцам пород, измеряя объем и вес твердой фазы грунта. Вес частиц породы определяется путем взвешивания высушенной пробы грунта, а его объем находится следующими способами: пикнометрическим, объемным, вытеснением газа, гидростатическим взвешиванием. Наибольшее распространение на практике получил пикнометрический способ.
Удельный вес зависит только от минералогического состава грунта и увеличивается с увеличением содержания в грунте тяжелых минералов. Удельный вес наиболее распространенных породообразующих минералов колеблется в небольших пределах, поэтому удельные веса рыхлых песчано-глинистых грунтов также изменяются в небольших пределах; для ориентировочных расчетов можно принимать удельный вес песков равным 2,65, суглинков 2,70, глин 2,75. Удельный вес используется для расчета пористости.
При определении удельного веса грунта следует учитывать:
1) возможность растворения простых солей в процессе определения, в результате чего получаются заниженные значения удельного веса; во избежание этого при определении удельного веса засоленных грунтов вода заменяется нейтральными жидкостями (керосин, бензин, толуол и др.);
2) возможность сильного сжатия слоя воды вокруг коллоидальных частиц глин, вызываемого молекулярными силами притяжения, в результате чего получаются преувеличенные значения удельного веса; для предотвращения этого следует применять жидкости с небольшим поверхностным натяжением (толуол, ксилол и др.);
3) возможность неполного удаления адсорбированного на поверхности частиц воздуха, в результате чего получаются заниженные значения удельного веса; во избежание этого определение удельного веса рекомендуется производить с предварительным кипячением грунта или под вакуумом.
Под пористостью грунтов понимают наличие в них мелких пустот. Количественно пористость обычно выражают процентным отношением объема пустот (Vn) к общему объему грунта ( V ); эту величину называют пористостью и обозначают через n. Кроме того, пористость грунта может характеризоваться отношением объема пустот (Vn) к объему твердой фазы ( Vs); эта величина называется коэффициентом пористости, или приведенной пористостью, и выражается обычно в долях единицы. Величина пористости может быть выражена и по весу (весовая пористость) как отношение веса воды (Gw), полностью заполняющей поры грунта, к весу абсолютно сухого грунта (Gs). Для глинистых грунтов способов непосредственного лабораторного определения пористости не существует. Пористость связных грунтов вычисляется по удельному и объемному весам. Для остальных пород пористость может определяться и непосредственно, но обычно вычисляется по тем же формулам, что и пористость связных грунтов. Пористость и коэффициент пористости характеризуют структуру грунта. Весовая пористость характеризует влажность грунта при полном заполнении пор водой. Пористость, не являясь расчетной величиной, используется как весьма важная вспомогательная характеристика при некоторых расчетах, например при выборе расчетных сопротивлений грунтов, при построении компрессионной кривой, при вычислении характеристик сжимаемости и др.
Коэффициент водонасыщенности (water saturation factor) — отношение объёма содержащейся в породе воды к объёму пор этой же породы. Водопроницаемостью грунтов называют способность их пропускать сквозь себя воду. Вода в порах грунтов может передвигаться под влиянием ряда причин: силы тяжести; внешнего давления; капиллярных сил; адсорбционных сил, развивающихся на поверхности раздела твердых частиц и воды; промерзания породы; давления газов и др. При инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях чаще всего практический интерес представляет передвижение воды под влиянием силы тяжести. Численно водопроницаемость характеризуется так называемым коэффициентом фильтрации k .