что такое плотность грунта
Плотность грунта
Грунт представляет собой разнообразные горные породы, осадки, почвы и некоторые искусственные образования и в общем случае состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной.
Фазы грунта динамически взаимодействуют. Твердые частицы грунтов состоят из породообразующих минералов. Жидкая составляющая грунта представляет собой воду, различной степени минерализации. Содержащиеся в грунте газы могут находиться как в свободном состоянии, так и растворены в воде.
Плотность грунта с учетом его естественной влажности и содержания газов представляет собой отношение массы грунта к занимаемому им объему и определяется по формуле:
где m — масса грунта;
V — объем грунта с учетом влаги и газов;
m1, V1, m2, V2, m3, V3 — соответственно масса и объем твердой, жидкой и газообразной фаз грунта.
Примечание: поскольку масса газообразной компоненты грунта пренебрежительно мала и не влияет на общую плотность, на практике ей можно пренебречь.
К грунтам с высокой плотностью в естественном состоянии можно отнести такие грунты, как: кварциты, граниты, гнейсы, диориты, сиениты, габбро, андезиты, базальты, порфириты, трахтиты, мрамор, ангидриты, кремень.
К легким грунтам с низким показателем естественной плотности относятся: котельные шлаки, пемза, туф, торф, мягкие известняки, грунты растительного слоя.
| Грунт | Плотность, кг/м 3 |
|---|---|
| Алевролиты | |
| Слабые, низкой прочности | 1500 |
| Крепкие, малопрочные | 2200 |
| Аргилиты | |
| Крепкие, плитчатые, малопрочные | 2000 |
| Массивные, средней прочности | 2200 |
| Вечномерзлые и мерзлые сезонно-протающие грунты | |
| Растительный слой, торф, заторфованные грунты | 1150 |
| Пески, супеси, суглинки и глины без примесей | 1750 |
| Пески, супеси, суглинки и глины с примесью гравия, гальки, дресвы, щебня в количестве до 20% и валунов до 10% | 1950 |
| Пески, супеси, суглинки и глины с примесью гравия, гальки, дресвы, щебня в количестве более 20% и валунов более 10%, а также гравийно-галечные и щебенисто-дресвяные грунты | 2100 |
| Глина | |
| Мягко- и тугопластичная с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10% | 1750 |
| Мягко- и тугопластичная без примесей | 1800 |
| Мягко- и тугопластичная с примесью более 10% | 1900 |
| Мягкая карбонная | 1950 |
| Твердая карбонная, тяжелая ломовая сланцевая | 1950…2150 |
| Гравийно-галечные грунты (кроме моренных) | |
| Грунт при размере частиц до 80 мм | 1750 |
| Цементированная смесь гальки, гравия, мелкозернистого песка и лёссовидной супеси | 1900…2200 |
| Грунт при размере частиц более 80 мм | 1950 |
| Грунт при размере частиц более 80 мм, с содержанием валунов до 10% | 1950 |
| Грунт при размере частиц более 80 мм, с содержанием валунов до 30% | 2000 |
| Грунт при размере частиц более 80 мм, с содержанием валунов до 70% | 2300 |
| Грунт при размере частиц более 80 мм, с содержанием валунов более 70% | 2600 |
| Грунты ледникового происхождения (моренные) | |
| Пески, супеси и суглинки при коэффициенте пористости или показателе консистенции более 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 10% | 1600 |
| Пески, супеси и суглинки при коэффициенте пористости или показателе консистенции до 0,5, а также глины при показателе консистенции более 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 10% | 1800 |
| Глины при показателе консистенции до 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 10% | 1850 |
| Пески, супеси, суглинки и глины при коэффициенте пористости или показателе консистенции более 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 35% | 1800 |
| То же, до 65% | 1900 |
| То же, более 65% | 1950 |
| Пески, супеси, суглинки и глины при коэффициенте пористости или показателе консистенции до 0,5 и содержании частиц крупнее 2 мм до 35 % | 2000 |
| То же, до 65% | 2100 |
| То же, более 65% | 2300 |
| Валунный грунт (содержание частиц крупнее 200 мм более 50%) при любых показателей пористости и консистенции | 2500 |
| Грунт растительного слоя | |
| Без корней кустарника и деревьев | 1200 |
| С корнями кустарника и деревьев | 1200 |
| С примесью щебня, гравия или строительного мусора | 1400 |
| Диабазы | |
| Сильно выветрившиеся, малопрочные | 2600 |
| Слабо выветрившиеся, прочные | 2700 |
| Незатронутые выветриванием, крепкие, очень прочные | 2800 |
| Незатронутые выветриванием, особо крепкие, очень прочные | 2900 |
| Доломиты | |
| Мягкие, пористые, выветрившиеся, средней прочности | 2700 |
| Плотные, прочные | 2800 |
| Крепкие, очень прочные | 2900 |
| Змеевик (серпентин) | |
| Выветрившийся малопрочный | 2400 |
| Средней крепости и прочности | 2500 |
| Крепкий, прочный | 2600 |
| Известняки | |
| Мягкие, пористые, выветрившиеся, малопрочные | 1200 |
| Мергелистые слабые, средней прочности | 2300 |
| Мергелистые плотные, прочные | 2700 |
| Крепкие, доломитизированные, прочные | 2900 |
| Плотные окварцованные, очень прочные | 3100 |
| Кварциты | |
| Сланцевые, сильно выветрившиеся, средней прочности | 2500 |
| Сланцевые, средне выветрившиеся, прочные | 2600 |
| Слабо выветрившиеся, очень прочные | 2700 |
| Не выветрившиеся, очень прочные | 2800 |
| Не выветрившиеся, мелкозернистые, очень прочные | 3000 |
| Конгломераты и брекчии | |
| Слабосцементированные, а также из осадочных пород на глинистом цементе, малопрочные | 1900…2100 |
| Из осадочных пород на известковом цементе, средней прочности | 2300 |
| Из осадочных пород на кремнистом цементе, прочные | 2600 |
| С галькой из изверженных пород на известковом и кремнистом цементе, очень прочные | 2900 |
| Коренные глубинные породы (граниты, гнейсы, диориты, сиениты, габбро и др.) | |
| Крупнозернистые, выветрившиеся и дресвяные, малопрочные | 2500 |
| Среднезернистые, выветрившиеся, средней прочности | 2600 |
| Мелкозернистые, выветрившиеся, прочные | 2700 |
| Крупнозернистые, не затронутые выветриванием, прочные | 2800 |
| Среднезернистые, не затронутые выветриванием, очень прочные | 2900 |
| Мелкозернистые, не затронутые выветриванием, очень прочные | 3100 |
| Микрозернистые, порфировые, не затронутые выветриванием, очень прочные | 3300 |
| Коренные излившиеся породы (андезиты, базальты, порфириты, трахтиты и др.) | |
| Сильно выветрившиеся, средней прочности | 2600 |
| Слабо выветрившиеся, прочные | 2700 |
| Со следами выветривания, очень прочные | 2800 |
| Без следов выветривания, очень прочные | 3100 |
| Не затронутые выветриванием, микроструктурные, очень прочные | 3300 |
| Лёсс | |
| Мягкопластичный | 1600 |
| Тугопластичный с примесью гравия или гальки | 1800 |
| Твердый | 1800 |
| Мел | |
| Мягкий, низкой прочности | 1550 |
| Плотный, малопрочный | 1800 |
| Мергель | |
| Мягкий, рыхлый, низкой прочности | 1900 |
| Средний, малопрочный | 2300 |
| Плотный средней прочности | 2500 |
| Мусор строительный | |
| Рыхлый и слежавшийся | 1800 |
| Сцементированный | 1900 |
| Песок | |
| Без примесей | 1600 |
| Барханный и дюнный | 1600 |
| С примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10% | 1600 |
| То же, с примесью более 10% | 1700 |
| Песчаник | |
| Выветрившийся, малопрочный | 2200 |
| На глинистом цементе средней прочности | 2300 |
| На известковом цементе, прочный | 2500 |
| Плотный, на известковом или железистом цементе, прочный | 2600 |
| Кремнистый, очень прочный | 2700 |
| На кварцевом цементе, очень прочный | 2700 |
| Ракушечники | |
| Слабо цементированные, низкой прочности | 1200 |
| Сцементированные, малопрочные | 1800 |
| Сланцы | |
| Выветрившиеся, низкой прочности | 2000 |
| Окварцованные, прочные | 2300 |
| Песчаные, прочные | 2500 |
| Кремнистые, очень прочные | 2600 |
| Окремнелые, очень прочные | 2600 |
| Слабо выветрившиеся и глинистые | 2600 |
| Средней прочности | 2800 |
| Солончаки и солонцы | |
| Мягкие, пластичные | 1600 |
| Твердые | 1800 |
| Суглинки | |
| Легкие и лёссовидные, мягкопластичные без примесей | 1700 |
| То же, с примесью гальки, щебня, гравия или строительного мусора до 10% и тугопластичные без примесей | 1700 |
| Легкие и лёссовидные, мягкопластичные с примесью гальки, щебня, гравия, или строительного мусора более 10%, тугопластичные с примесью до 10%, а также тяжелые, полутвердые и твердые без примесей и с примесью до 10% | 1750 |
| Тяжелые, полутвердые и твердые с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора более 10% | 1950 |
| Супеси | |
| Легкие, пластичные без примесей | 1650 |
| Твердые без примесей, а также пластичные и твердые с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10% | 1650 |
| То же, с примесью до 30% | 1800 |
| То же, с примесью более 30% | 1850 |
| Торф | |
| Без древесных корней | 800…1000 |
| С древесными корнями толщиной до 30 мм | 850…1050 |
| То же, более 30 мм | 900…1200 |
| Трепел | |
| Слабый, низкой прочности | 1500 |
| Плотный, малопрочный | 1770 |
| Чернозёмы и каштановые грунты | |
| Твердые | 1200 |
| Мягкие, пластичные | 1300 |
| То же, с корнями кустарника и деревьев | 1300 |
| Щебень | |
| При размере частиц до 40 мм | 1750 |
| При размере частиц до 150 мм | 1950 |
| Шлаки | |
| Котельные, рыхлые | 700 |
| Котельные, слежавшиеся | 700 |
| Металлургические невыветрившиеся | 1500 |
| Прочие грунты | |
| Пемза | 1100 |
| Туф | 1100 |
| Дресвяной грунт | 1800 |
| Опока | 1900 |
| Дресва в коренном залегании (элювий) | 2000 |
| Гипс | 2200 |
| Бокситы плотные, средней прочности | 2600 |
| Мрамор прочный | 2700 |
| Ангидриты | 2900 |
| Кремень очень прочный | 3300 |
Плотность грунтов на практике определяет различными методами. В зависимости от влажности, структуры и механических свойств грунта применяют следующие методы определения плотности:
Измеряемые характеристики грунтов
Удельный вес грунта
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 ρd — природная плотность за вычитанием массы воды в порах, г/см³ или т/м³. Устанавливается расчетом:
ρd = 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 = (ρs — ρd) / ρd
Принимаемая плотность частиц ρs (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 Sr — отношение естественной (природной) влажности грунта W к влажности, соответствующей полному заполнению пор водой (без пузырьков воздуха):
Sr = (W * ρs) / (е * ρw)
где ρs — плотность частиц грунта (плотность скелета грунта), г/см³ (т/м³);
е — коэффициент пористости грунта;
ρw — 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 WP) 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 IP. 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:
IP = WL — WP
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 IL выражается в долях единицы и используется для оценки состояния (консистенции) пылевато-глинистых грунтов. Определяется расчетом из формулы:
IL = (W — WP) / IP
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 | |
Статьи о грунте
Поставка сыпучих строй материалов
Непрерывное изучение рынков спроса и предложения позволяет нам своевременно реагировать на происходящие в нем изменения, расширять число товаров и услуг, улучшать сервис и регулировать цены.
Контактные данные
Юридический адрес:
МО, Балашихинский р-н, п/о Черное, ул.Агрогородок, д.10, вл 2А
- Москва, ул. Дорожная, д.3 к.10 info@ckhb.ru +7 (495) 665 0332, +7 (499) 707 7634
1.2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ
1.2.1. Характеристики плотности грунтов и плотности их сложения
Одной из основных характеристик грунта является плотность. Для грунтов различают: плотность частиц грунта ρs — отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к объему твердой части этого грунта; плотность грунта ρ — отношение массы грунта (включая массу воды в порах) к занимаемому этим грунтом объему; плотность сухого грунта ρd — отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объему (включая имеющиеся в этом грунте поры). Плотность частиц песчаных и пылевато-глинистых грунтов приведена в табл. 1.2.
ТАБЛИЦА 1.2. ПЛОТНОСТЬ ЧАСТИЦ ρs ПЕСЧАНЫХ И ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ
Плотность грунта определяется путем отбора проб грунта ненарушенного сложения и последующего анализа в лабораторных условиях. В полевых условиях плотность грунта определяется зондированием и радиоизотопным методом, а для крупнообломочных грунтов — методом «шурфа–лунки».
Плотность сложения грунта (степень уплотненности) характеризуется пористостью n или коэффициентом пористости е и плотностью сухого грунта (табл. 1.3).
ТАБЛИЦА 1.3. РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ОСНОВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ
| Характеристики | Формула |
| Плотность сухого грунта, г/см 3 (т/м 3 ) | ρd = ρ/(1 + w) |
| Пористость % | n = (1 – ρd /ρs)100 |
| Коэффициент пористости | e = n/(100 – n) или e = (ρs – ρd)/ρd |
| Полная влагоемкость | ω0 = eρw /ρs |
| Степень влажности |  |
| Число пластичности | Ip = ωL – ωp |
| Показатель текучести | IL = (ω – ωp)/(ωL – ωp) |
Плотность сложения песчаных грунтов определяется также в полевых условиях с помощью статического и динамического зондирования.
1.2.2. Влажность грунтов и характеристики пластичности пылевато-глинистых грунтов
Влажность грунтов определяют высушиванием пробы грунта при температуре 105°С до постоянной массы. Отношение разности масс пробы до и после высушивания к массе абсолютно сухого грунта дает значение влажности, выражаемое в процентах или долях единицы. Долю заполнения пор грунта водой — степень влажности Sr рассчитывают по формуле (см. табл. 1.3). Влажность песчаных грунтов (за исключением пылеватых) изменяется в небольших пределах и практически не влияет на прочностные и деформационные свойства этих грунтов.
Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения
Методы определения плотности грунтов оснований зданий и сооружений
Контроль за качеством строительства заключается в проверке соответствия строительных работ, а также строительных материалов и изделий, от которых зависит качество строительной продукции, требованиям проектов, СНиП технических регламентов, стандартов.
Результаты некачественной работы могут привести не только к значительным экономическим потерям, но и привести к аварийной ситуации, которая в свою очередь может угрожать жизни и здоровью. Поэтому контроль качества строительства, а именно качество произведенной работы, на сегодняшний день является основным в сфере строительного контроля.
Работы с основаниями и фундаментами зданий и сооружения являются основополагающими при строительстве объектов. Сооружение будет считаться надежным и безопасным только в том случае, если правильно и четко выполнены все рабочие процессы. Одним из важнейших этапов является нулевой цикл, который включает в себя работы по подготовке грунта, установке инженерных сетей, строительстве самого фундамента. Контроль качества строительства на данном этапе чрезвычайно важен, так как результаты некачественно-произведенных работ могут проявиться не сразу, а спустя несколько лет после ввода в эксплуатацию.
В данной статье будут описаны основные методы определения плотности грунтов оснований зданий и различных сооружений при строительном контроле.
Существуют две основных группы методов определения степени уплотнения грунтов оснований:
Косвенный метод – основанный на экспресс методах определения физико-механических параметров;
Прямой метод – основан на лабораторных испытаниях.
1. Косвенные методы определения плотности грунтов оснований зданий и сооружений.
1.1. Определение плотности грунта электромагнитным методом (на примере прибора SDG-200).
Принцип работы прибора – электромагнитный, что выгодно отличает прибор SDG 200 от радиоизотопных приборов предыдущего поколения (методы радиоизотопных определений плотности и влажности ГОСТ 23061-2012). Электрическое поле передается через материал от контактной пластины прибора SDG 200, при этом измеряется полное сопротивление, которое используется при вычислении величины плотности для данного типа грунта.
Рис 1. Измерение плотности грунта прибором SGD-200.
Одно измерение включает в себя 5 последовательных измерений, выполненных по схеме «клеверный лист»
Для правильной работы прибор SDG-200 необходимо настроить на тот тип грунта, который будет оцениваться с его помощью. С этой целью образцы грунта, отобранные на участках проведения работ однократно испытывают в лаборатории, определяя следующие параметры:
· Погрешности измерений при неверных настройках параметров свойств оследуемого грунта (основной недостаток);
· Достаточно-длительное время проведения измерения при малом участке обследования.
Точность показаний прибора SDG-200 напрямую зависит от точности вводимых в прибор данных. После того как данные грунту внесены в прибор, пользователь сохраняет их и прибор готов к работе на данном типе грунта.
1.2. Определение плотности грунта методом штампа (на примере прибора ПДУ-МГ4 УДАР).
Плотномер состоит из нагрузочной плиты, с закрепленными на ней тензодатчиком силы, акселерометром и упругим элементом, штанги с грузом и электронного блока.
Плотномер ПДУ-МГ4 «Удар» имеет нагрузочную плиту увеличенного диаметра (300 мм) при массе падающего груза 10 кг, что позволяет применять плотномер на крупноблочных и щебеночных основаниях.
Плотномер ПДУ-МГ4.01 «Удар» имеет массу падающего груза 5 кг и диаметр нагрузочной плиты 200 мм.
Параметры силового взаимодействия нагрузочной плиты с контролируемым основанием поступают в электронный блок и обрабатываются микроконтроллером.
Результаты испытания (модуль упругости, нагрузка и деформация) отображаются на графическом дисплее и автоматически архивируются.
Плотномеры снабжены функцией связи с ПК с возможностью последующей обработки данных и распечатки протокола испытаний.
1.3. Определение плотности грунта с помощью пенетрометров.
Самые распространенные на сегодняшний день экспресс-методы определения плотности грунтов оснований на строительных объектах – пенетрационные методы, основанный на силе реакционного сопротивления грунта при погружении рабочего наконечника плотномера под статической/динамической нагрузкой.
1.3.1. Пенетрометр типа В-1.
Принцип действия: степень уплотнения грунта оценивают показателем удельного сопротивления пенетрации, определяемым расчетом по величине прилагаемого усилия при заглублении рабочего наконечника. Плотность грунта определяется отклонением стрелки индикатора, возникающим при деформации динамометрического кольца.
Фактическое значение степени уплотнения определяется исходя из полученных результатов замеров по таблице 1 с учетом типа грунта (для примера показаны значения для наконечника D=11,3 мм).
Показания индикатора для наконечника D=11,3 мм