Плотность грунта
В таблице представлена плотность грунта в естественном залегании в размерности кг/м 3 . Плотность приведена с учетом естественной структуры грунта и природной влажности для таких грунтов, как: алевролиты, аргилиты, гравийно-галечные грунты, известняки, пески и т. д.
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.
Следует отметить, что плотность грунта определяется индивидуальной плотностью слагающих его компонентов, зависит от состава грунта, его структуры и составляет величину от 700 до 3300 кг/м 3 .
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:
- режущим кольцом;
- взвешиванием в воде парафинированных образцов;
- взвешиванием в нейтральной жидкости;
- пикнометрические методы.
- Алексеев В. М., Калугин П. И. Физико-механические свойства грунтов и лабораторные методы их определения. Воронеж, гос. арх.-строит. ун-т, 2009 — 89 с.
- ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация.
- ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.
- Территориальные единичные расценки на строительные работы ТЕР-2001-01. Земляные работы. — СПб: ГУ «Центр мониторинга и экспертизы цен», 2008 — 293 с.
- Юрик Я. В. Основные характеристики физико-механических свойств грунтов. Таблицы для расчета. Киев: «Будiвельник», 1976 — 216 с.
Источник
ПЛОТНОСТЬ ПОЧВЫ
Плотность почвы — масса единицы объема абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении.
Плотность почв зависит от характера взаимного расположения в пространстве почвенных частиц и агрегатов и изменяется в широких пределах. В торфе, состоящем из растительных остатков в разной степени разложения, этот показатель чаще всего составляет 0,1-04 г/см 3 , в гумусовых горизонтах минеральных почв 1,0-1,35 г/ см 3 , в силъноуплотнённых иллювиальных глеевых, слитых и солонцовых горизонтах нередко достигает 1,7-1,9 г/см 3 . Плотность почвы зависит от минералогического и гранулометрического состава, характера структуры, а содержания органического вещества.
Плотность почвы возрастает по мере утяжеления гранулометрического состава, увеличения доли минералов тяжелой фракции (эпидота, гематита, амфиболов, пироксенов и др.), снижения содержании гумуса и ухудшения структуры.
Плотность почвы более вариабельный показатель, чем плотность твердой фазы. Она изменяется во времени и пространстве, особенно в верхних горизонтах подвергающихся постоянному воздействию климатических, биологических и антропогенных факторов. Особенно сильно на плотность влияют обработка почвы и воздействие техники, движущейся по поверхности почвы. Наиболее рыхлой почва бывает сразу после обработки (вспашки, культивации) а затем она постепенно начинает уплотняться. Через определенное время, которое зависит как от внешних факторов, так и от свойств самой почвы гранулометрического состава, степени оструктуренности, она достигает определенной плотности, мало изменяющейся во времени до следующей обработки. Такую постоянную плотность называют равновесной. Это довольно устойчивый физический показатель, обусловленный как генезисом почв, так и степенью их антропогенного изменения, т. е. степенью окультуренности или деградации. Равновесная плотность сложения почвы не всегда идентична оптимальной. Оптимальной считают такую плотность, при которой обеспечивается водно-воздушный режим, благоприятный для растений, и нормальное развитие их корневой системы. Ниже приведена оценка плотности суглинистых и глинистых по гранулометрическому составу почв (по Н. А. Качинскому).
Почвы легкого гранулометрического состава (пески, супеси) чаще всего имеют плотность 1,3-1,5 г/см 3 .
Культурные растения предъявляют неодинаковые требования к этому параметру. Оптимальные показатели плотности почв основных типов для большинства сельскохозяйственных культур находятся в следующих интервалах:
• для глинистых, средне- и тяжелосуглинистых по гранулометрическому составу почв — I,I-I3 г/см 3 ; для легкосуглинистых — 1,2-1,4; для супесчаных и песчаных почв – 1,3-1,5 г/см 3 .
Нижние значения указанных диапазонов оптимальны для более требовательных к плотности почвы пропашных культур, особенно корнеплодов, а также для культур, возделываемых в условиях повышенного увлажнения. Верхние пределы плотности оптимальны для менее требовательных к этому показателю зерновых культур сплошного сена и культур, выращиваемых в условиях недостаточного увлажнения. При увеличении плотности почвы на 0,01 г/см 3 в пределах оптимального интервала урожайность зерновых культур может снижаться на 35-60 кг/га. За пределами верхней границы оптимального интервала увеличение плотности на 0,01 г/см приводит к снижению урожайности зерновых культур в среднем на 100 кг/га, картофеля на 150-200 кг/га.
Уплотнение почвы после обработки сверх оптимальных значений чаще всего связано с их плохой оструктуренностью. существенный вклад в этот процесс вносит неумеренное использование тяжелой сельскохозяйственной техники. В среднем значительная часть поля подвергается 2-4-кратному воздействию ходовых систем сельскохозяйственных машин, а отдельные участки – 8-10-кратному. При этом глубина деформации почвы варьирует от 20-30 до 50-6О см и более. Уплотнение почвы происходит не только в вертикальном, но и в горизонтальном от центра следа движителя направлении на 35-70 см.
Плотность сложения почвы имеет важное агрономическое значение, поскольку сильно влияет на условия жизни растений и почвенных организмов.
Сильно уплотнённая сухая почва оказывает большое сопротивление развитию корневой системы растений. Для обработки такой почвы требуются дополнительные энергетические затраты. При уплотнении почвы сокращается количество макропор и крупных капилляров, увеличивается доля горизонтально ориентированных пор. В результате этого снижается предельно-полевая влагоемкость, ухудшается газообмен почвы, возрастает содержание влаги, недоступной для растений. Плотные почвы имеют плохую водопроницаемость, поэтому значительное количество воды, поступающей на их поверхность, не проникает в глубь профиля, а испаряется или же при наличии уклона формирует поверхностный сток, вызывая развитие эрозии.
На переуплотненных почвах снижается эффективность минеральных удобрений. При сильном увлажнении в плотных почвах все поры заполняются водой, в результате чего развиваются анаэробные условия и активизируются соответствующие группы микроорганизмов.
Вследствие переуплотнения почвы снижается урожайность сельскохозяйственных культур. В зависимости от почвенно-климатической зоны недобор урожая составляет 5.25 %. Отрицательные последствия от переуплотнения почвы часто нельзя устранить в процессе последующих обработок. Такие последствия сказываются на продуктивности сельскохозяйственных культур в течение 2-8 лет. Поэтому регулирование плотности почвы — важный фактор оптимизации условий произрастания сельскохозяйственных культур. Мероприятия по окультуриванию почв следует проводить при минимальном количестве обработок.
Источник