Пористость и коэффициент пористости грунта

Отношение объема пор в образце к объему всего образца называют пористостью грунта (n). Отношение объема твердых частиц в образце к объему всего образца обозначим m.

Тогда

                     ;                 .                              (1.12)

В образце единичного объема                 

                              m + n = 1; n = 1 – m.                                          (1.13)

Таким образом, n = V₂ – равняется объему пор, а m= V₁ – равняется объему твердых частиц.

Так как   и , то, записав  ,  

можем получить формулу для расчета пористости 

                                          .                                   (1.14)

Пористость грунта выражают в процентах:

                                .                                                   (1.14')

Отношение объема пор к объему твердых частиц грунта называют коэффициентом пористости (e). Коэффициент пористости можно рассчитать по формуле

                                       .                                                (1.15)

Можно выразить пористость грунта и объем твердых частиц в единице объема грунта через коэффициент пористости

                         и   .                                                 (1.16)

Коэффициент пористости – безразмерная величина.

Коэффициент водонасыщения

   Коэффициентом водонасыщения (S_r) называется отношение природной влажности грунта w к его полной влагоемкости w_sat (влажности, соответствующей полному заполнению пор грунта водой):

                                                  .                                                    (1.17)

Коэффициент водонасыщения измеряется в долях единицы.

При полном заполнении пор водой влажность грунта будет равна отношению массы воды в объеме пор () к массе твердых частиц              ():

                                           .                                           (1.18)

Здесь r_w – плотность воды, равная 1 г/см³.

Тогда формулу для вычисления коэффициента водонасыщения можно записать в виде

                                            .                                                        (1.19)

  Отсюда можно получить выражение для коэффициента пористости полностью водонасыщенного грунта при S_r = 1:

                                          e = w_sat ×r _s.                                                      (1.20)

Коэффициент водонасыщения может изменяться от 0 в случае абсолютно сухого грунта до 1 при полном заполнении пор грунта водой.

У грунтов, залегающих ниже уровня подземной воды, скелет испытывает взвешивающее действие воды. При этом вес твердых частиц уменьшается на вес вытесненной ими воды.

Для единичного объема

масса твердых частиц в воде равна r _s - r_w;

объем твердых частиц равен m.

Тогда плотность грунта с учетом взвешивающего действия подземной воды может быть выражена формулой

                                      .                                    (1.21)