Лабораторная работа «Определение водных свойств грунтов»

ρ_d =ρ / (1+ω_о), г/см³

Естественная влажность – количество воды в порах грунта в естественных условиях; представляет собой отношение веса воды к весу минеральных частиц в данном объеме грунта в процентах. Естественная влажность определяется по формуле:

ω_о = (g – g₀) / g₀

Гигроскопическая влажность - влажность воздушно-сухого грунта ω_r соответственно равна:

ω_r = (g₁ – g₀) / g₀

Объемная влажность - отношение объема воды, содержащейся в грунте, к общему объему грунта, можно определить из выражения:

ω_v = ω_о · ρ_s

Влажность, соответствующая полному заполнению всех пор грунта водой, называется полной влагоемкостью и определяется по формуле:

ω_max = e · ρ_ω / ρ_s

В естественных условиях естественная влажность не всегда соответствует полной влагоемкости. В подобных случаях характеристикой степени заполнения пор водой служит степень влажности грунта – отношение объема пор, заполненных водой, к общему объему пор в данном объеме грунта. Определяется по формуле:

S_r = ω · ρ_s / e · ρ_ω

где ρ_ω — плотность воды, г/см³

Пористость - отношение объема пор к объему всего грунта, включая поры в процентах:

n = 1- ρ_d / ρ_s

Коэффициент пористости - отношение объема пор к объему твердой части скелета грунта:

e = n / (1-n)

2.1.2 Задания для лабораторных работ

Задание 11

Масса образца грунта объемом 50 см³ при естественной влажности равна g (г), после сушки на воздухе стала g₁ (г), а после полного высушивания в термостате – g₀ (г). Объем минеральной части грунта равен V_S (см³).

Вычислите следующие показатели: плотность частиц грунта, естественная влажность, объемная влажность, плотность, полная влагоёмкость, коэффициент пористости, плотность сухого грунта, степень влажности, гигроскопическая влажность, пористость.

Таблица 12 - Исходные данные к заданию 11

Пример решения задачи для варианта № 0

Дано:

V = 50 см³;

g = 87,52 г;

g₁ = 81,58 г;

g₀ = 81,09 г;

V_S = 30,48 см³;

Найти: ρ_s, ω_о ω_v, ρ, ω_max, е, ρ_d, S_r, n

Решение:

Плотность частиц грунта ρ_s равна отношению массы сухого грунта к объему его твердой части. Следовательно,

ρ_s= g₀ / V_S = 81,09 / 30,48 = 2,66 г/см³

где g₀ – масса сухого грунта, г;

V_S – объем минеральной части грунта, см³.

Естественная влажность определяется по формуле:

ω_о = (g – g₀) / g₀ = (87,52 – 81,09)/ 81,09 = 0,08

Объемную влажность можно определить из выражения:

ω_v = ω_о · ρ_s = 0,08 · 2,66 = 0,21

Плотность:

ρ = g / V = 87,52 / 50 = 1,75 г/см³

Коэффициент пористости:

е = (ρ_s / ρ) · (ω_о + 1) – 1= (2,66 / 1,75) · (0,08+1)-1= 0,64

Полная влагоемкость:

ω_max = е · ρ_ω/ ρ_s= 0,64 · 1 / 2,66 = 0,24

где ρ_s – плотность частиц грунта, г/см³;

е – коэффициент пористости;

ρ_ω – плотность воды, г/см³_.

Плотность сухого грунта:

ρ_d= ρ / ( 1 +ω_о) = 1,75 / (1 + 0,08)= 1,62 г/см³

Степень влажность:

S_r = ω_о · ρ_s / e · ρ_ω = 0,08· 2,66 / 0,64 · 1 = 0,33

Гигроскопическая влажность

ω_r = (g₁ – g₀) / g₀ = (81,58 – 81,09) / 81,09 = 0,006

Пористость:

n = 1 - ρ_d / ρ_s = 1 – 1,62 / 2,66 = 0,39

Вывод: ρ_s = 2,66 г/см³; ω_о = 0,08; ω_v = 0,21; ρ = 1,75 г/см³; ω_max = 0,24; е = 0,64; ρ_d = 1,62 г/см³; S_r = 0,33; n = 0,39