Коэффициент пористости грунта – это соотношение между объемами пустот и твердых частиц грунта. Его определяют экспериментальным путем или с помощью вычислений по плотности, массе и объему образцов. Показатель характеризует пористость грунта, которая влияет на многие другие свойства материала.
Что такое пористость грунта
Пористость – это объем пустого пространства, которое располагается между твердыми частицами грунта. Оно заполнено водой или воздухом. Вблизи месторождений полезных ископаемых в порах также могут находиться природный газ или нефть.
Пористость обозначается буквой n, измеряется в процентах и вычисляется по следующей формуле:
Пористость формируется в процессе выветривания. У скальных грунтов она очень низкая, но резко увеличивается при появлении трещин и разрушении породы. Если грунт образовался из вулканических (пепла, туфа) или органических (известняка, ракушечника) отложений, его пористость изначально высокая.
На объем пор влияет ряд факторов, таких как размер и форма частиц. Показатель низкий у мелкодисперсных грунтов с округлыми зернами. Если частицы ребристые, неокатанные, между ними может быть больше пустого пространства.
Пористость дисперсных грунтов всегда выше, чем скальных. Она уменьшается по мере удаления от поверхности земли. На глубине грунт плотнее, так как испытывает давление верхних слоев. Кроме того, степень выветривания грунта здесь всегда ниже.
Влияют на показатель и органические примеси. Так, плодородные почвы обладают высокой пористостью, они дополнительно разрыхляются организмами, живущими в верхних слоях земли. Один из самых высоких показателей у торфяников из-за особенностей сложения полуразложившихся остатков растений.
Пористость влияет на многие свойства грунта, поэтому определение ее коэффициента – это одно из важнейших геодезических исследований.
Ведь от показателя зависят такие характеристики как:
- Несущая способность
Грунт с большим количеством пустот неустойчив, склонен к деформациям, не выдерживает больших статических и динамических нагрузок. - Усадка и сжимаемость
Под давлением объем пор уменьшается, грунт сжимается, и сооружения дают усадку. - Сопротивление сдвигу
Грунт с высокой пористостью легче смещается под влиянием динамических боковых нагрузок. Но на этот показатель также влияют форма частиц и особенности их поверхности. Шероховатые неокатанные зерна имеют лучшее сцепление, а значит и более высокое сопротивление сдвигу. - Влагоемкость
В пористом грунте может задерживаться больше жидкости. В первую очередь это касается глины, которая имеет способность связывать воду и набухать. - Водопроницаемость
Хорошей водопроницаемостью обладают грунты с открытыми порами, которые сообщаются между собой. - Коррозийные свойства
В пористых грунтах накапливается влага с растворенными солями. В них создаются оптимальные условия для роста бактерий, разлагающих сульфаты. Все это ведет к повышению коррозийных свойств грунта. Поэтому металлические конструкции в такой среде быстрее разрушаются.
Для грунтов, которые используются в строительных работах, высокая пористость является недостатком. Единственное исключение – установка дренажных систем. Ведь грунт вокруг них должен иметь разную пористость, чтобы пропускать и фильтровать воду.
В садово-огородных работах также используются пористые почвы. Они способны накапливать воду и воздух, необходимые для роста и развития растений. Но слишком высокий показатель здесь также нежелателен, так как почва с большим количеством открытых пор обладает большей водопроницаемостью. Влага при этом быстро уходит в нижние горизонты, а верхние в это время пересыхают.
Показатели пористости колеблются в широких пределах – от 0,5-3% (у скальных грунтов из магматических и метаморфических пород) до 90% (у торфа).
В таблице даны показатели пористости самых распространенных материалов.
Таблица пористости грунтов
Также скальные грунты, в зависимости от пористости, могут разделяться на разновидности. Их классификация описана в ГОСТ 25100-2011. Все данные вы найдете в таблице ниже.
Разновидности скальных грунтов по пористости
Таким образом, если соотнести две таблицы, мы увидим, что:
- Непористыми скальными грунтами считаются, например, габбро, гранит, диорит, гранодиорит, мрамор, пироксенит, порфирит
- Слабопористые скальные грунты – это базальт, кварцит, прочный песчаник
- К среднепористым можно отнести доломит, известняк, слабый песчаник
- Сильнопористым скальным материалом считается опока
Также существует разделение грунтов в зависимости от размера пор.
Они могут быть:
- Мелкопористые (поры составляют тысячные доли миллиметра)
- Крупнопористые (от десятых долей до 2 мм)
Во многих дисперсных грунтах, особенно с преобладанием мелких частиц, присутствуют поры разного размера. Поэтому такое разделение всех материалов на мелко- и крупнопористые является довольно условным.
Что такое коэффициент пористости грунта
Коэффициент пористости грунта – это соотношение объема пор к объему твердой части, выраженное в долях единицы. Он обозначается буквой е. Экспериментальным путем его определяют для скальных грунтов. Для этого измеряют объем воды при полном насыщении влагой грунта. Он соответствует объему пор.
Затем показатель высчитывают по формуле:
e=n/m,
где n – объем пор грунта, m – объем твердых частиц.
Определить коэффициент пористости в песчаных грунтах опытным путем трудно, а в глинистых – невозможно. Поэтому на практике чаще применяют вычисления, в которых учитывается плотность скелета сухого грунта, твердых частиц или их объем.
Согласно ГОСТ 25100-2011, коэффициент пористости вычисляется по формуле:
Для определения коэффициента пористости можно воспользоваться и готовыми данными для разных типов грунтов:
- Гравий – 0,25-0,3
- Супесь – 0,4-0,45
- Суглинок – 0,45-0,5
- Глина – 0,5-0,65
Как видно из приведенных цифр, коэффициент пористости не превышает единицы. Это значит, что объем пустот в грунте всегда меньше, чем его твердая часть. Исключение составляют лишь некоторые почвы с высоким содержанием торфа или грунты на основе вулканического пепла.
Коэффициент пористости – это один из показателей, по которому проводится классификация песчаных грунтов. В таблице даны его значения в зависимости от разновидности материала.
Песчаный грунт с пористостью больше 0,7-0,8 считается непригодным для строительства. При насыщении водой он легко теряет связность, разжижается под механическим воздействием. Такой песчаный (иногда супесчаный) материал называется плывуном.
Пористость – это нестабильная величина, которая во многом зависит от степени уплотнения грунта. Ее обязательно определяют при строительстве, чтобы правильно подготовить площадку под основание дома или дороги. Для уменьшения показателя проводят трамбовку. Положительной считается эффективная открытая пористость – такой грунт хорошо пропускает воду, не давая ей задерживаться под основаниями.
В сельском хозяйстве, наоборот, предпринимают меры, чтобы повысить показатель пористости почв. Ведь растения могут нормально развиваться лишь в почвогрунтах с достаточным количеством пустот, заполненных водой и воздухом. При этом желательно, чтобы большая часть пор была закрытой. Почвы с открытой пористостью быстро пропускают воду в нижние горизонты, а верхние слои при этом пересыхают.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#грунты #полезные советы #свойства грунтов #пористость грунтов #характеристики грунтов #строительные советы #грунт #строительный грунт #физические свойства грунтов #коэффициент пористости грунтов