Расчет физических характеристик грунта

Определение плотности грунтов

Плотность рассчитывается по формуле:

γ_у = g_c/[g_c – (g₂ – g₃)].

Записи производятся в рабочем бланке по форме, приведенной в табл. 5.

При определении плотности проводятся два параллельных опыта для каждого образца; допускаемое расхождение между ними не должно превышать 0,02 г/см³.

Изложенная методика справедлива для незасоленных грунтов. При определении плотности грунтов, содержащих водорастворимые соли, вместо воды применяются нейтральные жидкости (керосин, лигроин), а кипячение заменяется вакуумированием.

Масса образца мерзлого (талого связного) грунта – монолита равна

g _м = g_1м – g₀.

Объем грунта – монолита:

V_м = (g_1м – g_2м)/γ_в,

где γ_в – плотность воды, равная 1 г/см³.

Объемная масса грунта равна

γ_о = g_м/ V_м.

Подставляя в формулу вместо g_м и V_м их значения, выраженные через соответствующие массы, получим

γ_о = (g_1м – g₀)γ_в/( g_1м – g_2м).

Суммарная (естественная) влажность равна

W_c = (g_м – g_c)/g_c,

где g_c – масса скелета грунта.

Массу скелета грунта можно рассчитать, используя следующую зависимость: g_2т - g₀ = g_c - m γ_в,

где m – объем скелета грунта, равный m = g_c/ γ_у; γ_у – плотность грунта, принимаемая: для песков – 2,66, супесей – 2,70, суглинков – 2,71, глин – 2,74 г/см³. Подставляя значение m в выражение, находим

g_c = (g_2т - g₀) γ_у/( γ_у – 1).

С целью упрощения расчета суммарной (естественной) влажности грунта формулу можно представить в виде

W_c = (g_м / g_с) – 1.

Если же в формулу вместо g_м и g_с подставить их значения, выраженные через соответствующие массы, то она приобретает следующий вид:

W_c = [(g_1м – g_о)(γ_у – 1)/(g_2т - g_о) γ_у] – 1.

Суммарная объемная льдистость равна

Л_v = V_л/ V_м,

где V_л – объем льда:

V_л = (g_2т – g_м)/(γ_в – γ_л),

здесь γ_л – плотность льда, равная 0,92 г/см³, а выражение g_2т – g_2м – разность масс одного и того же объема воды и льда.

Подставив в уравнение вместо γ_в и γ_л их значения, будем иметь

V_л = 12,5 (g_2т – g_2м).

Подставив в значения V_л из выражения и значения V_м из формулы, получим объемную льдистость в долях единицы

Л_v = 12,5 (g_2т – g_2м)γ_в/(g_1м – g_2м).

Суммарная массовая (весовая) льдистостость:

Л_в = g_л/g_с,

где g_л – масса льда.

Выражая V_л через соответствующие массы, получим

g_л = (g_2т – g_2м) γ_л/(γ_в – γ_л)

или, подставляя вместо γ_в и γ_л их значения, получим

g_л = 11,5(g_2т – g_2м).

После подстановки значений g_л и g_с, выраженных через соответствующие массы, будем иметь

Л_в = 11,5(g_2т – g_2м)(γ_у – 1)/(g_2т – g₀) γ_у.

Суммарная относительная льдистость:

Л₀ = Л_в/W_c.

Если Л₀ в формуле выразить через соответствующие массы, то она приобретает вид

Л₀ = 11,5(g_2т – g_2м)(γ_у – 1)/(g_2т – g₀) γ_у W_c.

Наиболее точные значения льдистости по совмещенному способу получаются в том случае, когда суммарная влажность грунтов высокая. Чем выше суммарная влажность и льдистостость грунтов, тем выше точность определения суммарной льдистости.

Количество незамерзшей воды W_н рассчитывается по формуле

W_н= W_c – Л_в.

В песчаных и крупнообломочных грунтах, имеющих температуру ниже – 0,5°С, количество незамерзшей воды практически можно принимать равным нулю, и массовая льдистостость будет равна суммарной влажности.

Таблица 6