Плотность скального грунта: Насыпная плотность скального грунта — характеристики

Плотность грунта для проектирования. Гектар Групп

Плотность грунта – это физическая характеристика грунта, которая отображает массу грунта на единицу его объема. Эта характеристика измеряется в килограммах на кубический метр (кг/м3) или граммах на кубический сантиметр (г/см3).

Параметр позволяет оценить прочность песчаных, глинистых и скальных грунтов и устойчивость к нагрузкам, а также определить необходимость в дополнительных конструкциях.

Содержание:

  • На что влияет плотность грунта
  • Методы определения плотности грунта
  • Показатель плотности грунта для проектировщиков

На что влияет плотность грунта

В зависимости от минералогического состава, влажности и пористости плотность грунта увеличивается или уменьшается.Показатель увеличивается при большом содержании влаги. Уменьшается при увеличении содержании органических веществ и пористости

Проектировщики используют плотность как прямой расчетный показатель при вычислении бытового давления, давления на подпорную стенку, при расчете устойчивости оползневых склонов и откосов, осадки сооружений, распределения напряжений в грунтах основания под фундаментами, при определении объема земляных работ.

На какие характеристики влияет показатель плотности при проектировании:

  • сопротивление дорожному покрытию;

  • надежность фундаментов;

  • расходы на проект;

  • устойчивость к изменениям окружающей среды;

  • прочность сооружения;

  • скорость установки;

  • расходы на уплотнение;

  • влияние на экологию. 

Методы определения плотности грунта

Методику выбирают исходя из задачи. Для грунтов в талом состоянии чаще всего используются метод режущего кольца и взвешивания в воде. Расчетный способ применяется для определения плотности скелета (сухого) грунта, а пикнометрический – для определения плотности частиц.

Метод режущего кольца

Способ основан на проникновении этого кольца в грунт и сочетании массы грунта, который вынули кольцом. Измерения можно использовать для расчета плотности сухого грунта.

Метод взвешивания в воде

С помощью этого способа можно измерить объемную массу связных грунтов. В том числе для тех, которые нельзя взять в кольцо из-за склонности к разрушению.

Расчетный метод

Плотность скелета грунта рассчитывается исходя из:

Плотность скелета грунта – ключевой показатель для определения пористости и коэффициента пористости, а также для оценки степени уплотненности глинистых грунтов.

Пикнометрический метод

Этот метод позволяет определить плотность твердых частиц грунта. Он основан на использовании стеклянной колбы – пикнометра, которая заполнена грунтом и жидкостью. 

Запишитесь на 15-минутную — встречу

C руководителем отдела и обсудите, как успешно реализовать ваш проект!

Показатель плотности грунта для проектировщиков

Проектировщики используют этот показатель, чтобы убедиться, что грунт способен выдерживать нагрузки, которым будет подвергаться. При строительстве фундаментов и оснований дорог с помощью общей плотности рассчитывают:

  • предполагаемую усадку;

  • потребность в дополнительном уплотнении;

  • допустимую нагрузку.

Плотность помогает рассчитать давление, которое будет оказывать грунт на стенки фундамента. Также проектировщики рассчитывают насыпную плотность.

Если вам нужно определить плотность грунта и другие физические свойства грунтов, чтобы разработать проектную документацию, обратитесь к нам! В Гектар Групп своя собственная грунтовая лаборатория с оборудованием Геотек и штатом специалистов.


Определение плотности грунтов – показатель качества дорожного строительства

  1. ПОКУПАТЕЛЮ
  2. ПРИМЕНЕНИЕ ПРОДУКЦИИ
  3. СТАТЬИ

Одним из необходимых условий обеспечения высокого качества подготовки дорожных оснований и строительства дороги в целом, является определение плотности и степени уплотнения грунта.

Плотность грунта – физическая величина, характеризующая отношение его массы к занимаемым объемам. Процесс контроля этого показателя важен для обеспечения качества укладки земельного полотна на начальном этапе строительства дорог. Неправильное определение плотности грунта может сказаться на надежности возведенного объекта после его сдачи в эксплуатацию.

Чтобы произвести качественное и точное определение плотности и степени уплотнения грунта дорожного основания применяют плотномеры грунтов. Такой контроль помогает предотвратить возможные нарушения технологических требований в процессе строительства дорог.

Для наиболее эффективного и точного определения плотности с использованием плотномеров, необходимо знать, как принцип их работы, так и методы определения плотности грунтов.

Методы определения плотности грунта

Экспертное сообщество применяет две серии методик определения плотности грунта. Это прямые измерения, в основе которых лежат лабораторные испытания, и косвенные методы, основанные на экспресс-исследованиях.

Прямые методы определения плотности грунта

Прямые методы определения плотности грунта относятся к наиболее точным.

Самым распространённым способом, который повсеместно применяется перед началом строительных работ, считается способ определения плотности грунта по технологии замещения объема. Его описание дано в ГОСТ 28514-90. Стандарт предусматривает два варианта реализации: при помощи пескозагрузочного аппарата или с применением механизма, оснащенного резиновым баллоном:

  • В первом варианте необходим пескозагрузочный аппарат, который состоит из резервуара и воронки с задвижкой, а также жесткого листа и калибровочного сосуда. Для определения объема  извлечённой из почвы пробы образовавшуюся лунку заполняют песком из резервуара пескозагрузочного аппарата. Чтобы обеспечить требуемую точность, стандарт накладывает на зерновой размер песка специальные требования.
  • Во втором варианте оборудование состоит из цилиндра с резиновым баллоном с толщиной стенок от 0,20 до 0,50 мм, заполненного водой, поршня, листа и шкалы, по которой отсчитывают изменение объёма воды. С помощью поршня резиновый баллон с водой вытесняют в лунку, образовавшуюся после изъятия из неё пробы, и фиксируют необходимый для этого объём воды.

Также, определение плотности грунта может осуществляться путем отбора монолитных образцов ненарушенного сложения. Данную технологию регулирует ГОСТ 12071-2014 с применением колец-пробоотборников с помощью методики «режущего кольца». Эта технология применяется для почв, не склонных к крошению, когда форму исследуемой земли возможно сохранить только с помощью жесткой тары.

Первоначально определяют вес пустого кольца, а также его внутренний объем. Затем его устанавливают заостренной стороной на заранее подготовленную, выровненную поверхность земли и углубляют кольцо до полного заполнения. Далее его отделяют, одновременно подравнивая поверхность грунта по кромке кольца, конструкцию взвешивают на точных весах, имеющих погрешность до 0,01 грамма.

На завершающем этапе из полученного веса вычитается вес ранее использованного пустого кольца.

Зная вес и объем почвы, по специально рассчитанным формулам получают значение ее плотности.

 Косвенные методы определения плотности грунта

К косвенным методикам определения плотности грунта относят следующие виды испытаний:

  • электромагнитный метод – осуществляется с помощью электрического поля, которое передаётся через контактную пластину к грунту, фиксируя его полное электрическое сопротивление. Электромагнитным плотномерам грунта для получения величины уплотнения необходима калибровка на грунтах заданного минералогического состава. При первом рассмотрении технология кажется привлекательной, т.к. позволяет рассчитывать широкий диапазон параметров, но она имеет и существенные недостатки: длительное время калибровки и большие погрешности при её неправильном проведении.
  • метод штампа, на который падает груз. Фиксируя взаимодействие штампа с грунтом рассчитывают динамический показатель упругости грунта, который коррелирует с его плотностью. Метод можно сравнить с изучением параметров движения автомобильного колеса по дороге.
    Приборы, реализующие этот метод, конструктивно состоят из: нагрузочной плиты (штампа), измерительных датчиков, штанги с падающим грузом и электронного блока. В динамическом плотномере грунта ДПГ-1.2, выпускаемой нашей компанией, результаты измерений отражаются на дисплее прибора. При необходимости их можно перенести на компьютер для последующей обработки.
  • пенетрационные методы основаны на силе реакционного сопротивления грунта вдавливанию в него наконечника определённой формы. Многие приборы пенетрометры, использующие этот метод, при относительной простоте имеют ряд недостатков. Например, измерения выполняются на очень малом участке поверхности (нет усреднения по площади), соответственно нет возможности работы с щебёночными основаниями. Кроме того, большинство из этих приборов выдают очень приблизительный результат. Конечно, есть очень большие пенетрометры, смонтированные на автомобильные шасси и лишённые указанных выше недостатков, но это очень дорогое оборудование. Область применения пенетрометров в основном ограничена контролем грунтов при строительстве фундаментов зданий.

Как и все косвенные методы, перечисленные выше, не могут предоставить стопроцентную картину состояния почвы или грунта. Для уверенности в полученных результатов их желательно подтверждать прямыми методами измерений.

 Заключение

Определение плотности грунта представляет собой важный вид исследований, который необходимо производить при строительстве дорожного основания. Показатели плотности и степени уплотнения грунта специалисты получают в результате измерений, что позволяет с большой вероятностью исключить недочеты в процессе строительства. Это в свою очередь гарантирует более длительную и безопасную эксплуатацию объектов.

Благодаря использованию динамических плотномеров ДПГ-1.2, которые выпускает наша компания, создаются все условия для осуществления оперативного контроля качества дорожных оснований.


 

Плотность

 

Введение

В отличие от других физических свойств, плотности наиболее распространенных породообразующих минералов удивительно близки друг к другу.

Фактическая плотность чистых сухих геологических материалов варьируется от 880 кг/м 3 для льда (и почти 0 кг/м 3 для воздуха) до более 8000 кг/м 3 для некоторых редких минералов. Камни обычно имеют плотность от 1600 кг/м 3 (осадки) и 3500 кг/м 3 (габбро). Таблицы плотности геологических материалов приведены в большинстве учебников, но простота таблицы скрывает широкий диапазон значений, которые большинство реальных материалов могут показать в полевых условиях. Тем не менее, таблица полезна, и таблица 2.1 из PV Sharma, 1997 (см. страницу ссылок) показана справа. На практике насыпные плотности (плотность всего объема материала, включая пустотное пространство) часто в большей степени определяются пористостью, степенью цементации и перемешиванием материалов, чем минеральным составом. На следующем рисунке (Грант и Уэст, 1965) подчеркивает сложность интерпретации геологического материала по измерениям плотности из-за широкого диапазона перекрывающихся значений, демонстрируемых материалами.


Полосы обозначают интервалы в 80 процентов от плотности объемных проб малых образцов различных видов горных пород.

Справа аналогичный рисунок (с веб-сайта геофизических изображений Федерального управления автомобильных дорог) с некоторыми дополнительными материалами. Цифры в целом совпадают, но не совпадают. Возможно, было бы разумнее рассматривать верхнюю и нижнюю границы таких гистограмм как очень нечеткие.

Важно помнить разницу между массой, плотностью и весом. Плотность — это физическое свойство — это масса (килограммы) на единицу объема. Вес — это сила, с которой эта масса сталкивается в присутствии гравитационного поля. Ваш вес на Луне составляет 1/6 вашего веса на Земле, но ваша масса (и плотность) одинакова, где бы вы ни находились.

Пористость

Влияние плотности на пористость подчиняется закону смешения, который описан ниже. Следовательно, измерение объемной плотности образца может дать оценку пористости, если известны составляющие объемного образца. Пористость, , представляет собой частичный объем пор породы (например, черная зона в поперечном сечении осадочной породы справа). Общая масса объема породы, V T состоит из массы порового флюида плотностью d f плюс масса матричных минералов плотностью d ma . Измеренная плотность представляет собой объемную плотность d b . Общая масса тогда становится:

Общая масса = V T d b = V T d f + (1-) V T d 9 0044 мА

Итак, у нас есть формула, дающая Закон смешивания для плотности, которая представляет объемную плотность с точки зрения пористости, плотности порового флюида и плотности матрицы:

d b = d f + (1-) d мА

Переставляя члены, пористость можно представить следующим образом:

=( d ma — d b )/( d ma — d f ) 9002 5

Когда известны как тип породы матрицы, так и тип флюида, пористость можно оценить по измерениям плотности. Это обычно делается в скважинах, где приборы плотности могут дать точные оценки объемной плотности d b . Это также возможно, когда есть образцы керна, хотя необходимо соблюдать осторожность, чтобы найти истинную плотность без смещения из-за поврежденных кернов.

Замечания

  • Большинство горных пород, слагающих земную кору, имеют плотность от 2,6 до 2,7 г/куб.см.
  • Некоторые основные магматические породы, которые не только имеют очень низкую пористость, но и содержат больше богатых железом мафических минералов, чем их аналоги из верхних слоев земной коры, имеют плотность от 2,8 до 3,0 г/см3; некоторые экзотические породы глубинного происхождения имеют плотность до 3,4 (например, эклогит).
  • Рудные минералы, оксиды и сульфиды различных металлов относительно плотны (см. таблицу выше).
  • Глины обычно имеют плотность от 1,6 до 2,6 г/куб.см. Содержание глины в почве оказывает существенное влияние на ее плотность.
  • Соль представляет особый интерес для осадочных пород, поскольку она имеет низкую плотность (2,2 г/см3), но имеет довольно высокий объемный модуль упругости, обеспечивающий относительно высокую сейсмическую скорость (скорость акустических сигналов в породе). Поэтому гравиразведка является прекрасным дополнением к сейсморазведке при поиске нефтепродуктов.
  • За исключением случаев, когда присутствуют соли или рудные минералы, плотность контраста между вмещающими и «целевыми» материалами, обнаруженными в гравитационных исследованиях земной коры, редко превышает 0,250 г/куб.см.
  • Контраст выше для неглубоких материалов. По этой причине, в сочетании с непосредственной близостью мест измерения к объектам, гравитационные методы полезны для картирования мощности вскрышных пород. Гравитация также часто очень эффективна при выявлении и картировании пустот, таких как воронки, пещеры в карстовых образованиях и т. д.

Эти заметки были адаптированы и дополнены с аналогичной страницы веб-сайта Курса Беркли по прикладной геофизике.

Плотность и удельный вес | Немного информации о метеорите

Вашингтонский университет в Сент-Луисе

Плотность

Плотность — это термин, обозначающий, насколько тяжел объект для своего размера. Плотность горных пород обычно выражается в таких единицах, как граммы на кубический сантиметр (г/см или г/см 9 ).0015 3 ), килограммы на кубический метр или фунты на кубический дюйм (кубический фут или кубический ярд).

Плотность горных пород значительно различается, поэтому плотность горной породы часто является хорошим инструментом идентификации и помогает отличить наземные (земные) породы от метеоритов. Железные метеориты очень плотные, 7-8 г/см 3 . Большинство метеоритов представляют собой обычные хондриты, а плотность обычных хондритов вдвое меньше, чем у железа. Масса большинства обычных хондритов находится в диапазоне от 3,0 до 3,7 г/см 9 . 0015 3 , более плотный, чем большинство земных пород. Например, известняк (2,6 г/см 3 или менее), кварцит (2,7 г/см 3 ) и гранит (2,7–2,8 г/см 3 ) — все это распространенные породы с низкой плотностью. Некоторые метеориты имеют низкую плотность (<3,0 г/см 3 ), но такие метеориты встречаются редко. Плотность базальта, одного из наиболее распространенных типов земных вулканических пород, может достигать 3,0 г/см 3 . Единственными типами земных пород, которые плотнее метеоритов, являются руды – оксиды и сульфиды металлов, таких как железо, цинк и свинец. Например, породы, состоящие из гематита или магнетита (оксидов железа), часто ошибочно принимают за метеориты (см. конкреции). Такие породы имеют высокие плотности, 4,5-5 г/см 3 , что больше, чем у любого каменного метеорита.

Удельный вес

Чтобы измерить плотность, необходимо измерить объем горной породы. Это трудно сделать точно. Однако столь же полезным, как и плотность, является удельный вес . Удельный вес – это отношение массы (веса) горной породы к массе того же объема воды. Вода имеет плотность 1,0 г/см 3 , поэтому числовое значение удельного веса камня такое же, как и плотность. Поскольку удельный вес является отношением, у него нет единицы измерения.

Удельный вес измерить легче, чем плотность. Для измерения удельного веса вам понадобятся весы или весы с крючком на дне. Этот метод описан в большинстве учебников по физике для старших классов, и в большинстве средних школ (лаборатории по общим наукам и физике) есть весы, которые можно использовать для измерения удельного веса. Может быть трудно получить точную меру для небольшого камня, например <10 граммов.

Нижняя строка

Если у вас есть камень, который не является металлическим и имеет удельный вес больше 4,0, то это не метеорит.

Если у вас есть камень с удельным весом от 3,0 до 4,0, это может быть метеорит.