Задать вопрос
+7-932-129-43-76
+7-932-129-48-92
Задать вопрос
Быстро и надежно

Плотность твёрдой фазы грунта

Плотность твердой фазы – это соотношение массы и объема твердых частиц грунта. Поры и вода при этом не учитываются. Показатель довольно стабильный и зависит от состава материала.

Самая высокая плотность у скальных грунтов, состоящих из пород магматического происхождения. Она возрастает от кислых до щелочных типов. Наивысший показатель у габбро и базальта, немного ниже – у гранита. Ниже всего плотность твердой фазы у грунтов осадочного происхождения (известняка, доломита, мела).

Образец базальта – плотной горной породы магматического происхождения
Порода габбро
Известняк

Дисперсные грунты обычно состоят из песка и глины. Плотность кварца и глинистых минералов довольно высокая, но ниже, чем у изверженных пород. Показатель уменьшается, если в материале есть примеси органики. Особенно ярко это выражено в торфяниках, где минералы составляют лишь 15-25%.

торф

Определение плотности твердой фазы

Для определения этого показателя в лабораторных условиях используется пикнометрический метод. Он имеет свои вариации для разных типов грунтов. Они приведены в таблице.

Вариация метода Тип грунта
С водой Все грунты, кроме засоленных и набухающих
С нейтральной жидкостью Засоленные и набухающие грунты
С двумя пикнометрами Засоленные

Для его проведения нужны:

  • Пикнометр (стеклянная колба) объемом 200 см3
  • 15 г грунта
  • Стакан с крышкой
  • Аналитические весы
  • Сито с диаметром ячеек 1 мм
  • Термометр
  • Дистиллированная вода
  • Сушильный шкаф
  • Песчаная баня для кипячения

Порядок проведения работы:

  1. Грунт (сухой или с естественной влажностью) растирают и отбирают из него пробу весом 100 г.
  2. Материал просеивают сквозь сито. Если на нем остались частички породы, их опять растирают и просеивают.
  3. Из просеянного грунта берут еще одну пробу весом 10-15 г на каждые 100 мл пикнометра.
  4. Стакан с крышкой взвешивают и помещают в него грунт.
  5. Стакан с грунтом помещают в сушильный шкаф и высушивают его в несколько заходов, пока масса не перестанет изменяться. Это делается для того, чтобы определить влажность грунта.
  6. В пикнометр добавляют дистиллированную воду до половины его объема и взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,01 г.
  7. Высушенный образец грунта помещают в пикнометр с водой и взвешивают. Затем от полученной цифры отнимают массу сосуда с жидкостью и получают вес самого грунта.
  8. Далее пикнометр ставят на песчаную баню и доводят до кипения. Глину кипятят в течение часа, а песок – 30 минут.
  9. Затем емкость с водой и грунтом охлаждают до 20°С. Объем выкипевшей жидкости восполняют дистиллированной водой до метки.
  10. После проводят повторное взвешивание пикнометра с водой и грунтом.
  11. Потом пикнометр очищают и повторно заполняют его дистиллированной водой до метки и вновь ставят на весы.

После завершения испытания плотность грунта вычисляют по формуле:

Формула для вычисления плотности твердой фазы грунта

Все показатели должны сниматься при одинаковой температуре.

Если в ходе опыта используют воздушно-сухой материал, плотность зерен определяют по формуле:

Формула для вычисления плотности зерен

Лабораторное определение плотности твердой фазы проводится специалистами. Если нет возможности воспользоваться их услугами, можно взять готовые усредненные показатели для разных типов грунтов.

Например:

  • Скала из магматических пород – 2 630-3 300 кг/м3
  • Скала из метаморфических пород – 2 000-3 000 кг/м3
  • Скала из осадочных пород – 1 500-3 000 кг/м3
  • Песок – 2 650 кг/м3
  • Супесь – 2 700 кг/м3
  • Суглинок – 2 710 кг/м3
  • Глина – 2 750 кг/м3
  • Плодородная почва с гумусом – 2 500 кг/м3
  • Лесная подстилка – 1 600-1 800 кг/м3
  • Торфяник – 1 400-1 600 кг/м3

Практическое значение показателя

От плотности твердых частиц зависит прочность. В первую очередь это относится к скальным грунтам. Чем плотнее порода, тем устойчивее она к разрушениям.

По плотности твердой фазы определяют пористость грунта и его гранулометрический состав. Чем меньше разница между плотностью твердой фазы и общей, тем крупнее грунтовые частицы и ниже пористость.

О других видах плотности грунтов вы можете прочитать в наших статьях:

Также рекомендуем к прочтению нашу статью о плотности грунтов в целом.