Пористость песка: Коэффициент пористости грунта – формула и описание

Коэффициент пористости грунта – формула и описание

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.

• Коэффициент пористости грунта

• Что такое пористость грунта

• Виды пористости грунта

• Виды грунтовых пор

• Что такое коэффициент пористости грунта

В этой статье мы подробно поговорим о такой величине как пористость грунта, опишем, какой она бывает и на что влияет. Мы подробно расскажем про коэффициент пористости и приведем формулу, по которой она высчитывается.

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

Название грунта	Пористость, %
Дисперсные
Гравий и галька	мин. – 19, макс. – 55, ср. – 22-38
Песок	мин. – 20, макс. – 81, ср. – 26-48
Супесь	40-45
Суглинок	45-50
Глина	мин. – 22, макс. – 91, ср. – 32-60
Лессовидный	мин. – 34, макс. – 64, ср. – 35-50
Илистый	мин. – 35, макс. – 90, ср. – 38-70
Скальные
Базальт	3-6
Габбро	0,02-1,5
Гранит	0,06-2
Диорит	0,1-3,5
Гранодиорит	0,2-5
Доломит	3,4-12,4
Известняк прочный	5-13,7
Известняк слабый	10-22
Кварцит	4,8-8,8
Мрамор	0,1-1
Опока	39-49
Пироксенит	0,1-1
Порфирит	0,4-4,3
Песчаник прочный	1,6-10
Песчаник слабый	16-26

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.

Дальше вы узнаете об основных видах пористости.

Виды пористости грунта

Пористость грунта бывает:

• Активной
  Вода проходит через поры при определенном напоре (давлении). Активная пористость уменьшается с увеличением количества глинистых частиц. Она наиболее характерна для песчаных и гравелистых грунтов.
• Вторичной
  Это пористость, которая возникла в процессе растворения солей уже после формирования грунта. Такое явление характерно для пород с высоким содержанием гипса, хлорида и гидрокарбоната натрия, карбонатов.
• Динамической
  Она включает лишь тот объем пор, который может пропускать жидкость и газы. Она всегда меньше общей.
• Критической
  Это пористость песчаного грунта, при которой он становится устойчивым к сдвигу. Определяют показатель при испытании двух одинаковых образцов, один из которых находится в естественном сложении, а второй – в разрыхленном состоянии.
• Насыщенной
  Это пористость грунта при полном заполнении его пустот водой.
• Неэффективной
  При такой пористости жидкость и воздух не проходят через поры, так как они изолированы от внешней среды.
• Эффективной
  Это объем пор, через которые могут проходить вода и газы при определенном напоре.
• Общей
  Этот показатель определяется общей суммой открытых и закрытых пор.
• Трещинной
  Этот тип характерен для скальных трещиноватых грунтов.

Кроме разных типов пористости существуют и свои разновидности грунтовых пор. О них вы узнаете в следующей части статьи.

Виды грунтовых пор

Грунтовые поры – это пустые пространства неправильной формы. Они могут располагаться между отдельными частицами или внутри породы.

По расположению относительно твердых частиц их разделяют на:

• Межагрегатные
  Эти поры находятся между сцементированными агрегатами осадочных пород, окаменевшими остатками животных и растений.
• Межгранулярные
  Поры располагаются между частицами или обломками зернистых осадочных грунтов.
• Межзерновые
  Поры образуются из-за дефектов кристаллической решетки скальных грунтов, часто имеют форму тонких трещин.

Также пустоты в грунтовом массиве могут сообщаться между собой внешней средой или быть изолированными.

По этому свойству поры разделяют на:

• Открытые
• Закрытые

Открытые поры располагаются между твердыми частицами. Через них свободно проходят вода и воздух, обеспечивается фильтрация. Закрытые поры образуются внутри породы или конгломератов. Они уменьшают плотность грунта, но не влияют на его водопроницаемость и влагоемкость. При давлении объем закрытых пор остается стабильным. Он может уменьшиться лишь в том случае, когда частицы грунта разрушаются, и поры открываются.

Грунтовые поры разделяются и по размерам. Основные характеристики этих разновидностей даны в таблице.

Характеристики грунтовых пор

Мелкие поры иногда также разделяют на:

• Субкапиллярные (менее 0,2 мкм)
• Капиллярные (0,2-100 мкм)
• Сверхкапиллярные (больше 100 мкм)

В следующей части текста мы расскажем, как определяется коэффициент пористости с помощью вычислений и экспериментальным путем, приведем показатели для некоторых типов грунтов.

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:

Как определяют плотность разных компонентов, вы можете прочитать в нашем разделе Плотность грунта.

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.

Пористость — песок — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Классификация грунтов, гравия и камней.  [1]

Пористость песка изменяется сравнительно мало.
 [2]

Цилиндр для отбора образцов пород с ненарушенной структурой.  [3]

Пористость песка определяют методом насыщения. Для этого сосуд определенного объема заполняют сухим песком и наливают воду до заполнения всех пор. Предположим, что объем, занятый песком, составлял 250 см3, а для насыщения этого объема пошло 78 см3 воды.
 [4]

При пористости песка 30 % и начальной нефтенасыщенности его 80 % количество удержаний в виде пленки нефти достигает — 19 % начального ее запаса.
 [5]

Мелкозернистый кварцевый песок средней окатанности ( под микроскопом.| Характер изменения коэффициента динамического уплотнения vn в зависимости от пористости песка п и ускорения колебательного движения а ( из материалов X. 3. Расулова.  [6]

С увеличением пористости песка п, окатанности его зерен ( рис. 6.54) и интенсивности динамического воздействия коэффициент vn возрастает от нулевого значения до величины, отвечающей обстановке сотрясения. Характер изменения vn для некоторого песка, в зависимости от указанных факторов, иллюстрируется рис. 6.55. Необходимо во всех случаях определять значение этого коэффициента в лабораторных условиях применительно к интересующему нас песку.
 [7]

Пористость известняков и доломитов меньше пористости песка и песчаника и имеет другое происхождение — объем пустот в них образован трещинами и каналами, возникшими в результате растворения части вещества породы.
 [8]

Основные физико-химические показатели зернистых фильтрующих.| Фильтр Stellar.  [9]

Фильтрующие свойства шлака выше, чем песка; пористость также превышает пористость песка, однако по механической прочности шлак уступает песку.
 [10]

Характеристика рекомендуемых фильтрующих слоев песка.| Основные физико-химические показатели зернистых фильтрующих материалов.  [11]

Фильтрующие свойства шлака выше, чем песка, пористость также превышает пористость песка, однако по механической прочности уступает песку.
 [12]

Если по каким-либо причинам отобрать образец песка с ненарушенной структурой не представляется возможным, то, естественно, пористость песка определяется приближенно.
 [13]

Пусть q и, где k — коэффициент, а и меняется от нуля до глтах, определяемого пористостью песка.
 [14]

Причинами, вызывающими затруднения в укреплении песков вяжущими, являются специфические особенности и свойства мелких песков: большая пористость и малая величина трения и сцепления. Уменьшение пористости песка, применяемого в дорожном строительстве ( что способствует увеличению его плот-ости) является одним из основных вопросов, связанных с укреплением песка. Сопротивление песка сжатию и сдвигу ( что важно при эксплуатации дорожных одежд) может быть достигнуто увеличением его плотности, созданием сил трения и сцепления.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

Пористость почвы: песок, ил и глина | Научный проект

Научный проект


Текстура почвы определяется относительной долей песка, ила, глины и мелких камней (гальки), обнаруженных в данном образце. Песок песчаный на ощупь, и отдельные зерна или частицы можно увидеть невооруженным глазом. Это самый крупный из трех классов размеров частиц почвы. Ил гладкий и скользкий на ощупь во влажном состоянии, а отдельные частицы намного меньше, чем частицы песка. Эти отдельные частицы можно увидеть только с помощью микроскопа. Глина липкая и похожа на пластик, когда ее держат во влажном состоянии. Отдельные частицы чрезвычайно малы, и их можно увидеть только с помощью электронного микроскопа.

Почвы состоят из частиц различных типов и размеров. Пространство между частицами называется поровым пространством 9.0008 . Поровое пространство определяет количество воды, которое может удерживать данный объем почвы. Пористость относится к количеству пор или отверстий в почве. Пористость почвы выражается в процентах от общего объема почвенного материала. Пористость является важным показателем в районах, где питьевая вода обеспечивается запасами подземных вод.

Скачать проект

• Что такое пористость почвы и почему она важна?
• Как можно измерить пористость?
• Какой из протестированных образцов грунта (песок, глина и галька) имеет наибольшую пористость?
• Какой из протестированных образцов почвы (песок, глина, галька) имеет наименьшее количество парезов?
• Частица какого размера имеет наибольшее количество пустого пространства? Наименьшее количество места?
• Есть ли связь между размером частиц и объемом пор?
• 3 метрических мерных стакана
• Градуированный цилиндр 100 мл
• Вода
• Перманентный маркер
• Образцы почвы: песок, глина и мелкая галька (можно получить в различных полевых условиях, таких как каменоломни, выемки дорог, русла ручьев и т.  д.)
1. Наполните одну мерную чашку до 200 мл песком, вторую чашку 200 мл глины и третью 200 мл мелкой галькой.
2. Наполните мерный цилиндр водой до 100 мл.
3. Медленно и осторожно наливайте воду в первую чашку, пока вода не достигнет поверхности песка.
4. Наливайте медленно, чтобы вода не вылилась из мерного стакана. Запишите точно, сколько воды было использовано.
5. Используйте приведенную ниже формулу для расчета процентной пористости песка:

Пористость = (Количество воды, добавленной в образец ÷ Общий объем образца) x 100

6. Повторите ту же процедуру с глиной и галькой.
7. Запишите результаты в таблицу, подобную показанной

 

Тип почвы	Общий объем выборки	Количество воды, добавленной к образцу	Пористость
Песок	200 мл		%
Глина	200 мл		%
Галька	200 мл		%

После измерения пористости песка и глины приготовьте смесь этих двух образцов, смешав их вместе. Повторите процедуру добавления воды и рассчитайте % пористости, затем сравните результаты с результатами двух отдельных образцов почвы.

Отказ от ответственности и меры предосторожности

Education.com предоставляет идеи проекта научной ярмарки для ознакомления
только цели. Education.com не дает никаких гарантий или заявлений
относительно идей проекта научной ярмарки и не несет ответственности за
любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких
Информация. Получая доступ к идеям проекта научной ярмарки, вы отказываетесь и
отказаться от любых претензий к Education.com, возникающих в связи с этим. Кроме того, ваш
доступ к веб-сайту Education.com и проектным идеям научной ярмарки покрывается
Политика конфиденциальности Education.com и Условия использования сайта, включая ограничения
об ответственности Education.com.

Настоящим предупреждаем, что не все проектные идеи подходят для всех
отдельных лиц или во всех обстоятельствах. Реализация любой идеи научного проекта
следует проводить только в соответствующих условиях и с соответствующими родителями.
или другой надзор. Чтение и соблюдение мер предосторожности всех
материалы, используемые в проекте, является исключительной ответственностью каждого человека. За
дополнительную информацию см. в справочнике по научной безопасности вашего штата.

Пористость почвы

Пористость почвы

Коэффициент пустотности грунта (e) представляет собой отношение объема пустот к объему твердых частиц:

e = (V_v) / (V_s)

Где V_v — объем пустот (пустых или заполненных жидкостью), V_s — объем твердых тел.

Коэффициент пустотности обычно используется параллельно с пористостью почвы (n), которая определяется как отношение объема пустот к общему объему почвы. Плотность и коэффициент пустотности взаимосвязаны следующим образом:

e = n /(1-n)      и      n = e / (1+e)

Значение коэффициента пустотности зависит от консистенции и уплотнения почвы. На это непосредственно влияет уплотнение. Некоторые типичные значения коэффициента пустотности для различных грунтов приведены ниже только в качестве общих рекомендаций.

Типичные значения коэффициента пустотности грунта для различных грунтов

---

Некоторые типичные значения коэффициента пустотности приведены ниже для различных типов грунта USCS в нормально уплотненном состоянии, если не указано иное. Эти значения следует использовать только в качестве ориентира при решении геотехнических задач; однако часто необходимо учитывать конкретное состояние каждой инженерной задачи для соответствующего выбора геотехнических параметров.

Описание	USCS	Коэффициент пустот [-]			Артикул
		мин	макс.	Конкретное значение
Хорошо отсортированный гравий, песчано-гравийный с небольшим содержанием мелких частиц или без них	ГВт	0,26	0,46		[1],
Гравий плохого качества, песчано-гравийный с небольшим содержанием мелких частиц или без них	ГП	0,26	0,46		[1],
Илистый гравий, илистый песчаный гравий	ГМ	0,18	0,28		[1],
Гравий	(ГВ-ГП)	0,30	0,60		[2],
Глинистый гравий, глинисто-песчаный гравий	ГК	0,21	0,37		[1],
Ледниковый тилл, очень смешанозернистый	(ГК)	—	—	0,25	[4 цитируется в 5]
Хорошо отсортированные пески, гравийные пески, с небольшим содержанием мелких частиц или без них	размер	0,29	0,74		[1], [2],
Крупный песок	(ПО)	0,35	0,75		[2],
Мелкий песок	(ПО)	0,40	0,85		[2],
Пески плохого качества, гравийные пески с небольшим содержанием мелких частиц или без них	СП	0,30	0,75		[1], [2],
Алевритовые пески	СМ	0,33	0,98		[1], [2],
Глинистые пески	СК	0,17	0,59		[1],
Неорганические илы, алевритовые или глинистые мелкозернистые пески со слабой пластичностью	мл	0,26	1,28		[1],
Однородный неорганический ил	(мл)	0,40	1. 10		[3],
Неорганические глины, алевритовые глины, песчаные глины низкой пластичности	класс	0,41	0,69		[1],
Органические илы и органоалевритистые глины низкой пластичности	ПР	0,74	2,26		[1], [3],
Илистая или песчаная глина	(КЛ-ПР)	0,25	1,80		[3],
Неорганические илы высокой пластичности	МХ	1,14	2,10		[1],
Глины неорганические высокопластичные	Ч	0,63	1,45		[1],
Мягкая ледниковая глина	—	—	—	1,20	[4 цитируется в 5]
Плотная ледниковая глина	—	—	—	0,60	[4 цитируется в 5]
Глины органические высокопластичные	ОХ	1,06	3,34		[1], [3],
Мягкая слегка органическая глина	(ОН-ПР)	—	—	1,90	[4] цитируется в [5]
Торф и другие высокоорганические почвы	Пт	—	—		[4 цитируется в 5]
мягкая очень органическая глина	(Пт)	—	—	3,00	[4] цитируется в [5]

ССЫЛКИ

---

1. Швейцарский стандарт SN 670 010b, Характеристические коэффициенты почв, Ассоциация швейцарских инженеров-дорожников
2. Дас, Б.