Specific gravity is a dimensionless unit that defines the ratio between the density of a rock and the density of water at, typically, 4 Celsius. Density is an important characteristic of a rock, since this parameter helps to identify the rock type and its geologic structure. To calculate the rock density you need to divide the mass of the rock by its volume. The latter can be determined by placing the rock into a graduated cylinder filled with water.
- Scale
- Graduated cylinder
- Calculator
Select a rock sample with an approximate weight of 20 to 30 g.
Weigh the rock on the scale; for example, the rock mass is 20.4 g.
Fill the graduated cylinder approximately half full with water. Then determine the exact water volume using the cylinder scale. For example, you may put 55 ml of water in the cylinder.
Put the rock into the graduated cylinder making sure that your sample is completely covered with water. Note that the water level will rise.
Determine the volume of the water in the graduated cylinder again; for example, the volume after placing the rock is 63 ml.
Subtract the initial volume (Step 3) from the final volume in the cylinder (Step 5) to calculate the volume of the rock. In our example, the rock volume is 63 – 55 or 8 ml.
Divide the mass of the rock by its volume to calculate the density of the rock. In our example, the density is 20.4/8 = 2.55 g/cubic cm.
Divide the rock density by the density of water to calculate the specific gravity. Since the water density is 1 g/cubic cm (at 4 Celsius) then the specific gravity in our example will be 2.55 g/cubic cm / 1 g/cubic cm or 2.55.
Things You’ll Need
Определение объемного веса
В практике разведочных работ и рудничной геологической службы нередко приходится определять физические и горнотехнические свойства руд и горных пород: объемный вес, влажность, пористость, крепость, зольность и калорийность минерального топлива, гранулометрический состав добытых руд, песков, торных пород и пр.
Из всех физических свойств руд средний объемный вес в геологической практике имеет наиболее важное значение. Общеизвестно, что тоннаж руды равен произведению среднего объемного веса на объем, занимаемый рудным телом в целике. Ошибки в определении объемного веса влекут за собой значительные погрешности в подсчете запасов.
Необходимо различать объемный и удельный вес руд. Объемным называется вес 1 м3 руды в тоннах в естественном залегании, без нарушения свойственных руде пустот и пор. Устанавливается он взвешиванием определенного объема руды и делением полученного веса па тщательно замеренный объем руды в целике. Удельным, или минералогическим удельным, весом называют вес единицы объема в плотном ее состоянии, без пор и пустот. Для раскрытия последних руду тонко измельчают и взвешивают в воздухе и в воде, определяя объем и удельный вес. При подсчете запасов следует пользоваться только объемным весом, который в пористых рудах заметно меньше их удельного веса.
Объемный вес руд существенно изменяется при изменении минерального состава; поэтому его следует определять и периодически проверять эти определения отдельно для каждого естественного типа руд. Даже в пределах одного месторождения объемный вес может значительно колебаться в зависимости от минерального состава, трещиноватости и пористости руд.
Объемный вес можно определить методом выемки монолита из целика или же лабораторными методами,
В вязких глинистых рудах, добываемых баз применения буровзрывных работ, объемный вес можно определить методом выемки монолита правильной формы из забоя. Для этого высекают монолит в форме прямоугольной призмы объемом от 0,01 до 0,05 м3. Длинное ребро призмы следует располагать вкрест видимой полоспатости (слоистости) руды. Вынутый монолит тщательно замеряют рулеткой. Затем добытую из этого объема руду взвешивают на торговых весах с точностью до одной десятой килограмма. Делением веса на его объем в кубических дециметрах получают значение объемного веса. Параллельно про изводят о пределен не влажности, а иногда и пористости руд. Для определения объемного веса рудных кернов, полученных при колонковом бурении, удобно пользоваться непосредственным измерением объема керна, имеющего форму правильного цилиндра.
Все лабораторные методы определения объемного веса основаны на известном законе Архимеда: всякое тело, погруженное в воду, теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им вода. В банку с отрезанным дном (рис. 83) наливают воду, избыток которой сливается через трубку, При этом уровень воды в банке принимает постоянную высоту. Взвешенный в воздухе образец руды весом 100—200 г на тонкой проволоке погружают в банку с водой. Вытесненная вода, равная объему образца, сливается через трубку в подставленный под банкой градуированный стеклянный цилиндр, по шкале которого и определяют объем образца. Можно также применить технические весы, приспособленные для гидростатического взвешивания (рис. 84).
Для определения объемного веса пористых и трещиноватых руд требуется предварительно закрыть поры парафином или лаком. Образец породы после взвешивания в воздухе погружают на 1 сек в сосуд с расплавленным парафином или лаком. Вес парафинового слоя определяют по разности весов после и до парафинирования. Разделив вес парафинового слоя на удельный вес парафина, получают объем слоя, который следует вычесть из объема покрытого парафином образца.
Среднее значение объемного веса определяют как среднее арифметическое из серии частных определений этой величины для 15—20 образцов руды или породи.
В настоящее время для определения объемного веса горных пород и руд широко применяются геофизические методы (гамма-метод). Разработаны приборы (приставные гамма-гамма-плотномеры, ПГГП), позволяющие в забое без отбора образцов определять объемный вес руд и горных пород. На поверхности забоя устанавливается источник направленного в породу гамма-излучения (цезий137 или кобальт60) и приемник, защищенный от прямого излучения источника свинцовым экраном. Гамма-лучи рассеиваются в породе и достигают приемника. Интенсивность излучения зависит от плотности породы. Один оператор в течение смены может опробовать до 20 м горной выработки. Вес прибора и пульта с питанием 6 кг. Точность измерения ±(1—2)% определяемой плотности. Применение прибора при выпуске рудной массы из магазинов позволяет контролировать ее качество и снизить разубоживание за счет отделения пустой породы; контроль руды в вагонетках дает возможность своевременно отцепить вагонетки с пустой породой [1].
Определение влажности
Руды, взятые из забоя, всегда содержат некоторое количество влаги. Содержание компонентов по химическому анализу определяют в абсолютно сухой руде. Поэтому при подсчете запасов необходимо учитывать объемный вес с поправкой на влажность. Определение влажности следует производить одновременно с определением объемного веса.
Величина влажности для различных руд изменяется в широких пределах. Для плотных кварцевых золотоносных руд, массивных сульфидных или магнетитовых руд она колеблется от 2 до 5%. В бурых железняках, марганцевых, силикатных никелевых рудах влажность может достигать 25—35%.
Влага W является вредным компонентом ископаемых углей. Общая или рабочая влага Wр в угле подразделяется на внешнюю, или горную Wr, и внутреннюю, или лабораторную, Wл. Внешняя влага представляет собой тонкую пленку, облекающую отдельные частицы угля. Внутренняя влага состоит из гидроскопической и конституционной (химически связанной).
При отборе проб необходимо учитывать, что влажность весьма различна в руде отдельных забоев; особенно в рудной массе, выдаваемой на дневную поверхность. Поэтому определение влажности следует производить немедленно после отбора проб в забоях и вычислять ее как среднее из ряда частных значений.
Влажность руды определяют следующим образом. Взятую пробу Р1 весом около 500 г разбивают на обломки диаметром не более 1—2 см и взвешивают. Затем пробу высушивают до постоянного веса при температуре, не превышающей +110°С. Пусть вес сухой пробы P2 равен, например, 480 г. Тогда вес влаги в пробе составит Р1—P2=500 г — 480 г = 20 г.
Формула для определения влажности в процентах имеет следующий вид:
где W — влажность, %;
Р1 — вес пробы с естественной влажностью, г;
Р2 — вес той же пробы в абсолютно сухом виде, г.
В некоторых руководствах в знаменателе этой формулы указывается P2 (вес абсолютно сухой пробы). Такое вычисление влажности следует признать неправильным. Оно ведет к значительному завышению фактического значения влажности, а следовательно, к неверному определению объемного веса руды и содержания в ней компонента. В 1959 г. КГЗ опубликовала по этому вопросу специальное разъяснение.
Для пересчета содержания компонентов, определенных в сухом весе, на содержание их при естественной влажности пользуются формулой
где Свл — содержание компонента во влажной руде, % или г/т;
Ссух — то же, в абсолютно сухой руде, % или г/т;
W — влажность, при которой определен объемный вес, %.
Наиболее удобным прибором для определения влажности является сушильный шкаф с электрическим обогреванием. За один прием в таком шкафу можно одновременно определить влажность десяти проб и более. Вместо сушильного шкафа иногда применяют эксикатор с крепкой серной кислотой. Навеску руды помещают на тарелочке в эксикатор и закрывают его притертой крышкой. Серная кислота поглощает воду из навески.
Определение пористости
Определение пористости является обязательным при геологоразведочных работах на нефть и газ. При изучении рудных месторождений определение пористости необходимо для окисленных руд, а также для боковых горных пород, подвергшихся рудному метасоматозу или процессам выветривания.
Пористостью называют отношение объема всех пор, имеющихся в образце, к общему объему последнего. Следует различать открытую и закрытую пористость, которые в сумме дают общую пористость. В рыхлых рудах могут быть закрытые поры, объем которых снижается при дроблении образца.
Обычно пользуются термином «коэффициент пористости» Кп. Зная объемный Dо и минеральный Dм веса сухой руды, можно определить коэффициент общей пористости
Опытным путем пористость определяют с помощью воздушного насоса. Образец руды взвешивают к воздухе (пусть этот вес Р1=287 г), а затем на проволоке погружают в чашку с керосином, помещенную под колпак воздушного насоса. При работе насоса воздух выходит из пор руды и замещается керосином. После прекращения выхода пузырьков воздуха образец извлекают из под колпака воздушного насоса и снова взвешивают, предварительно убрав пропускной бумагой избыток керосина с его поверхности. Пусть Р2=307 г. Разность весов Р1—Р2=20 г составляет вес керосина в порах образца. Объем пор определяется делением веса керосина в порах на его удельный вес (d=0,85):
Для определения объема образцов их погружают на проволоке в измерительный цилиндр, наполненный керосином. Пусть отсчеты по цилиндру равны: V1=270 см3 и V2=400,5 см3. Тогда объем образца равен: V2—V1=130,5 см3.
Коэффициент пористости определяют по формуле
Воду для этих операций применять нельзя, так как в ней есть растворенный воздух. Для определения пористости имеются специальные установки [4].
Определение коэффициента разрыхления
Добытые на дневную поверхность руды или металлоносные пески занимают больший объем, чем-то же их количество в забое. Коэффициентом разрыхления Кр называют отношение объема отбитой руды или горной породы V2 к объему того же количества руды или породы в целике V1:
Коэффициент разрыхления всегда больше единицы, он колеблется в пределах от 1,2до 1,8. Определение этого параметра имеет большое значение при опробовании россыпой, а также для технических расчетов при эксплуатации (установление емкости вагонетки, скипа, бункеров и пр.).
Для определения коэффициента разрыхления следует подготовить несколько мерных ящиков с точно установленным их объемом. Можно, например, подготовить мерные ящики емкостью 0,05 м3 (1/20 часть кубометра) с размерами 0,5х0,5х0,2 м. Породу или руду бросают лопатами в такой ящик и затем после встряхивания уравнивают ее доской под плоскость верхнего основания ящика. Емкость неполного ящика определяют в процентах его заполнения.
Пусть объем руды в целике V1 равен 0,535 м3, а объем того же количества руды, замеренной ящиками, V2 равен 0,725 м3. Тогда коэффициент разрыхления
На Высокогорском железном руднике (Урал) коэффициент разрыхления магнетитовых руд составляет 1,65—1,75, полумартитовых — 1,55—1,65, глинистых и порошковатых магнетитовых — 1,40—1,50. Для мерзлых пород коэффициент разрыхления значительно выше, чем для талых. Это важно при разведке в условиях многолетней мерзлоты.
Коэффициент разрыхления удобно определять одновременно с проведением механического анализа добытых руд или песков.
При взрывных горных работах в забое коэффициент разрыхления несколько уменьшается по сравнению с его величиной в свободном пространстве. Например, при многорядном короткозамедленном взрывании уступов на карьерах коэффициент разрыхления составляет 1,15—1,18, тогда как в удаленных от массива заходках по той же руде он достигает величины 1,30—1,50 [3].
Определение кусковатости руд и пород
Добытая на дневную поверхность руда или порода представляет собой механическую смесь обломков разной крупности (от больших глыб до мельчайших частиц). Соотношение разных классов по крупности добытой руды в весовых процентах устанавливают гранулометрическим (механическим) анализом. Такой анализ до крупности обломков или частиц имеет важное значение при проектировании горных работ и обогатительных фабрик, а также при эксплуатации месторождений.
Для проведения гранулометрического анализа отбирают пробу типичной руды достаточного объема (2—3 м3) и на отдельной площадке подвергают ее грохочению с взвешиванием каждого класса и всей пробы в целом. Для анализа используют от трех до шести грохотов с отверстиями примерно 75; 50; 25; 12; 6 и 3 мм.
В качестве примера в табл. 65 приведены результаты механического анализа медноколчеданной руды из двух шахт с определением содержания меди в каждом классе.
Несмотря на близкие по значению данные механического анализа, опробование руд по классам крупности дает существенно отличающиеся показатели. Руда шахты А содержит медь преимущественно крупных классов, в руде шахты Б более богата медью рудная мелочь. Это обстоятельство имеет важное значение пе только для опробования, но и для эксплуатации. В тахте Б необходимо принимать особые меры для тщательного сбора рудной мелочи в забое: настилать на почву забоя перед взрыванием шпуров стальные листы и пр.
Определение зольности и калорийности ископаемого топлива
Ископаемые угли, горючие сланцы, нефть и торф содержат в основном две части: горючую и негорючую. Техническим анализом определяются компоненты горючей части (выход летучих веществ и выход кокса) и негорючей (влага и зола), содержание общей серы Sоб (сульфатной, сульфидной и органической), а также тепло производительна я способность (калорийность) ископаемого топлива.
Зола А представляет собой остаток от сгорания органической части угля и разложения минерального вещества. Содержание минеральных примесей в угле пе эквивалентно содержанию золы. При сжигании углей карбонаты разлагаются, образуя углекислоту и окись кальция, магния или железа; пирит дает сернистый газ и окись железа. Окиси металлов могут поглощать сернистый газ и переходить в сульфаты и пр.
Зола Аа определяется в аналитической пробе на абсолютное сухое Ас и рабочее топливо Ар. Содержание золы определяют в процентах
Пересчет содержания золы на абсолютно сухой уголь Аа, и на рабочее топливо Ар производят по формулам
Полученная зола исследуется спектральным и химическим анализами. В золе углей могут содержаться некоторые рассеянные элементы. Химический анализ золы может дать материалы для выяснения возможности промышленного их извлечения.
При нагревании углей из них выделяются летучие вещества V. В первый период нагревания выделяются только пары воды, содержание которой учитывается при подсчете выхода летучих. Затем выделяется конституционная вода, угольный ангидрид СО2 и метан СН4. При повышении температуры более 500°С выделяются сложные углеводороды и кислородные соединения. Сера частично выделяется в виде сероводорода.
Выход летучих веществ Vа определяется в аналитической пробе на рабочее топливо Vр, абсолютно сухое топливо Vс и горючую массу Vг. Вычисление ведут по следующим формулам:
Главными компонентами золы ископаемых углей являются SiO2 и Al2O3, Сумма окислов кремния и алюминия составляет основную и устойчивую часть золы. Это дает основание определять зольность ископаемых углей в их естественном залегании (в скважинах, в забоях) нейтронно-активационным методом. Исследованиями Свердловского горного института показано, что между зольностью углей в широком интервале изменения (от 10 до 50%) и активационным эффектом существует устойчивая линейная зависимость. На основании опытных работ, выполненных в Челябинском буроугольном бассейне, установлена высокая точность определения зольности углей активационным методом [2].
ВЕС УДЕЛЬНЫЙ (ВЕЩЕСТВА, ГОРНЫХ ПОРОД, МИНЕРАЛОВ)
- ВЕС УДЕЛЬНЫЙ (ВЕЩЕСТВА, ГОРНЫХ ПОРОД, МИНЕРАЛОВ)
- — отношение веса тела к занимаемому им объему. В. у. г. п. равен отношению массы твердой фазы к ее объему. В. у. м-лов — отношение их веса к объему. Единица измерения в СГС — дин/см3, в СИ — Н/м3. В. у. г. п. зависит от В. у. породообразующих, акцессорных и рудных м-лов и их процентного содер. Он изменяется от 2,0 до 3,4; при обогащении п. рудными м-лами достигает 5. В. у. м-лов изменяется от 0,9 до 23; главных породообразующих м-лов — от 2 до 3,4. Для многих м-лов наблюдаются колебания В. у. в пределах 5% (реже 10% ), что связано с непостоянством хим. сост. В. у. г. п. может быть рассчитан петрографическим путем на основе данных о В. у. минер. составляющих или их кристаллохимических параметров, а также данных об их объемном или весовом процентном содер. (Рудник, 1966).
Геологический словарь: в 2-х томах. — М.: Недра.
.
1978.
Смотреть что такое “ВЕС УДЕЛЬНЫЙ (ВЕЩЕСТВА, ГОРНЫХ ПОРОД, МИНЕРАЛОВ)” в других словарях:
-
Удельный вес магматических горных пород — Удельный вес это отношение веса тела Р к его объёму V, то есть величина g = P/V. Удельный вес может быть определён также по формуле (g=rg, где r плотность вещества, g ускорение свободного падения. В отличие от плотности удельный вес… … Википедия
-
Вода — С древнейших времен стали понимать великое значение воды не только для людей и всяких животных и растительных организмов, но и для всей жизни Земли. Некоторые из первых греческих философов ставили воду даже во главе понимания вещей в природе, и… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
-
Горные породы — твердая кора земного шара и весь твердый его остов сложены из минеральных агрегатов. Г. породами называются те из этих агрегатов, которые играют существенную роль в составе литосферы, обнаруживая в основных чертах постоянство состава и строения в … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
-
Украинская Советская Социалистическая Республика — УССР (Украïнська Радянська Социалicтична Республika), Украина (Украïна). I. Общие сведения УССР образована 25 декабря 1917. С созданием Союза ССР 30 декабря 1922 вошла в его состав как союзная республика. Расположена на… … Большая советская энциклопедия
-
Горное дело — (a. mining, mining engineering; н. Bergbau; ф. industrie miniere, genie minier; и. ingenieria minera) область деятельности человека по освоению недр Земли. Включает все виды техногенного воздействия на земную кору, гл. обр. извлечение п.… … Геологическая энциклопедия
-
Фракционирование химических элементов в земной коре — Возможно, эта статья содержит оригинальное исследование. Добавьте ссылки на источники, в противном случае она может быть выставлена на удаление. Дополнительные сведения могут быть на странице обсуждения. (11 мая 2011) … Википедия
-
Mars Science Laboratory — Кьюриосити Mars Science Laboratory … Википедия
-
Золото — (Gold) Золото это драгоценный металл Золото: стоимость, пробы, курс, скупка, разновидности золота Содержание >>>>>>>>>>>>>>>> Золото это, определение … Энциклопедия инвестора
-
Железо — (техн.) Ж. есть наиболее распространенный и наиболее употребительный из металлов. Ж. было известно еще египтянам во время постройки пирамид; у греков упоминается о нем в Илиаде Гомера, причем о нем говорится, как о трудно обрабатываемом металле,… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
-
Углерод — (С, атомный вес 12) принадлежит к числу элементов, в значительной степени распространенных в природе. Входя в состав растительных и животных тканей (вместе с водородом, кислородом и азотом), У. играет важную роль во всех жизненных процессах… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Удельный вес – это безразмерная единица, которая определяет соотношение между плотностью породы и плотностью воды, как правило, 4 градуса Цельсия. Плотность является важной характеристикой породы, так как этот параметр помогает определить тип породы и ее геологическое строение. Чтобы рассчитать плотность породы, вам нужно разделить массу породы на ее объем. Последнее можно определить, поместив камень в градуированный цилиндр, наполненный водой.
Выберите образец породы с приблизительным весом от 20 до 30 г.
Взвесьте скалу на весах; например, масса породы составляет 20, 4 г.
Заполните градуированный цилиндр примерно наполовину водой. Затем определите точный объем воды, используя шкалу цилиндров. Например, вы можете положить 55 мл воды в цилиндр.
Поместите камень в градуированный цилиндр, убедившись, что ваш образец полностью покрыт водой. Обратите внимание, что уровень воды повысится.
Определите объем воды в градуированном цилиндре снова; например, объем после размещения камня составляет 63 мл.
Вычтите начальный объем (Шаг 3) из конечного объема в цилиндре (Шаг 5), чтобы рассчитать объем породы. В нашем примере объем породы составляет 63 – 55 или 8 мл.
Разделите массу породы на ее объем, чтобы рассчитать плотность породы. В нашем примере плотность составляет 20, 4 / 8 = 2, 55 г / куб.
Разделите плотность породы на плотность воды, чтобы рассчитать удельный вес. Поскольку плотность воды составляет 1 г / куб. См (при 4 градусах Цельсия), удельный вес в нашем примере будет 2, 55 г / куб. См / 1 г / куб. См или 2, 55.
Качество и характеристики грунтов имеют важнейшее значение при планировании и проведении любых земляных или строительных работ. Основными физическими показателями, которые характеризуют свойства почв, считается их удельный и объемный вес, вес под водой и в высушенном состоянии. Наибольшую роль играют первые три характеристики, именно их чаще всего используют в различных инженерных расчетах.
Без знаний о весе грунта нельзя вычислить его механические свойства, что делает невозможным любое строительство. Ошибки при оценке характеристик почвы способны привести к разрушению зданий и сооружений.
Удельный вес: общая информация
Удельный вес грунта – это отношение его массы к объему. Данный показатель высчитывается по формуле:
γ = P/V, где γ – означает удельный вес, Р – массу, а V – объем исследуемого образца.
Как правило, в расчетах используют удельный вес для сухого грунта. Перед взвешиванием из почвы удаляют всю влагу с помощью длительного нагревания до температуры 100-105° С. Для этой процедуры применяются специальные сушильные шкафы.
Объем образца вычисляется путем погружения его в воду и последующего подсчета объема вытесненной жидкости. Образцы мягких грунтов предварительно парафинируют, а затем из полученного результата вычитают объем парафина. Также объем проб вычисляют с помощью пикнометрического метода, путем вытеснения газа или гидростатическим взвешиванием. Чаще всего для подобных расчетов используется пикнометр.
Методы для вычисления веса породы делятся на полевые и лабораторные. К первой группе относят различные способы, с помощью которых можно определить характеристики грунта в условиях его залегания. Вторая группа обычно работает с небольшими образцами породы, уже извлеченными из массива.
В полевых условиях данную характеристику грунтов часто измеряют с помощью специального кольца с острой режущей гранью. Оно имеет диаметр 15 см и высоту 5-10 см. Это очень простой и удобный метод. Подобное кольцо вдавливается в почву, а затем извлекается и взвешивается.
Для выражения удельного весе применяют разные единицы измерения, но чаще всего используют г/см3 или т/м3.
От чего зависят показатели веса?
Удельный вес почвы зависит от ее геологического состава и содержания в ней органических соединений и растительных остатков. Последние имеют низкую плотность, поэтому чем больше органики в породе, тем она получается легче. Грунты, которые содержат много гумуса, обычно отличаются небольшим весом. На данную характеристику также значительно влияет наличие в почвах тяжелых минералов.
У большинства грунтов вес колеблется в диапазоне от 2,5 до 2,8 г/см3. У основных пород он несколько выше, чем у кислых. Вес последних приближается к весу кварца. К породам с большим удельным весом (плотностью) относятся: кварциты, мрамор, диориты, граниты, гнейсы, базальты, порфириты, кремень, ангидриты. Имеют низкий показатель удельного веса известняки, туф, торф, пемза, шлаки.
Ниже представлены значения удельного веса для наиболее распространенных видов почв.
Тип | Удельный вес, т/м3 | Возможные отклонения | |
в % | в т/м3 | ||
Песок | 2,66 | 0,36 | 0,01 |
Суглинок | 2,71 | 0,74 | 0,02 |
Глина | 2,74 | 0,99 | 0,027 |
Чернозем | 1,45 | 3,45 | 0,05 |
Супесь | 2,7 | 0,63 | 0,017 |
Объемный вес: общая информация
Кроме удельного веса грунта, существует еще и объемный, под которым подразумевается его масса в единице объема. Это очень важный физический параметр почвы, определяющий ее текстурные, а также структурные особенности. Он зависит от минерального состава, структуры почвы, ее пористости, влажности.
Данный показатель у скальных пород очень близок к удельному. Причина этому – их низкая пористость и большое количество тяжелых элементов в составе. Так, например, у изверженных пород его значение составляет 2,5-3,5.
Объемный вес применяется при расчетах давления грунтов на подпорные стенки и другие конструкции, а также при вычислении устойчивости откосов, оползневых склонов, других аналогичных объектов. Также данная величина используется при вычислениях других характеристик грунтов: пористости, массы скелета почвы.
Грунт – это многокомпонентная дисперсная система, в состав которой, кроме твердых частиц, входят еще и поры, заполненные жидкостью и воздухом. В качестве жидкости чаще всего выступает свободная и связанная вода, а также различные растворы на ее основе. По этой причине масса почвы – это величина переменная, она повышается или уменьшается вместе с уровнем влажности. Поэтому выделяют два вида объемного веса, для грунта влажного и сухого.
В первом случае имеется в виду вес некоторого объема почвы с ненарушенной структурой, который содержит природную влагу. Он высчитывается по формуле:
γ = γс (1+W), где γс – это вес грунта без воды, а W – его влажность.
В практических вычислениях обычно используется объемный вес грунта с влажностью. Чаще всего именно эта характеристика встречается в технической литературе и справочниках.
Сухой вес – масса почвы, из которой при нагревании полностью удалена вода. Характеристика высчитывается по формуле:
γ = γуд (1-n), где γуд – это удельный вес почвы, а n – ее пористость.
Значения для разных грунтов
Ниже указана данная характеристика для разных типов почв. В таблице указаны средние показатели. Следует отметить, что вес одинаковых грунтов с разной пористостью может значительно отличаться.
Тип | Коэффициент пористости | Объемный вес, т/м3 |
Глина | 0,5
0,6 0,8 1,1 |
1,8-2,1
1,7-2,1 1,7-1,9 1,6-1,8 |
Песок:
пылеватый мелкий средний крупный |
— | 1,8-2,05
1,6-2 1,6-1,9 1,75-1,85 |
Супесь | 0,5
0,7 |
1,7-2
1,5-1,9 |
Суглинок | 0,5
0,7 1,0 |
1,8-2,05
1,75-1,95 1,7-1,8 |
Торф | — | 0,55-1,02 |
Под коэффициентом пористости понимается соотношение твердых частиц грунта и его воздушных пор.
Вес грунта под водой
Важной характеристикой почвы является ее удельный вес в водной среде. Здесь речь идет о грунте, который полностью насыщен влагой. Так бывает при его залегании ниже уровня грунтовых вод. В таких условиях вес породы уменьшается на количество воды, которую вытеснили твердые частицы. Здесь действует закон Архимеда, известный всем нам еще со школьной скамьи.
Данную характеристику можно высчитать по двум формулам:
γгр = (γуд -1)×(1-n) или γгр = (γуд – γв)/(1+ε), где γгр – это вес почвы, которая находится в воде, γв – масса воды, а ε – показатель пористости породы. Последняя характеристика является практически постоянной.
Вес почвы, которая насыщена водой, чрезвычайно важен. Его значение применяется при вычислениях устойчивости оснований, фундаментов сооружений, расчетах откосов, при прогнозировании деформационных процессов и других измерениях.
При проведении подобных вычислений необходимо знать плотность породы. Ее можно высчитать с помощью простых формул или измерить. Чтобы высчитать плотность, необходимо знать массу и объем почвы.
Для инструментального определения данной величины используются пикнометр. Этот прибор выглядит, как небольшая стеклянная колба с узким горлышком и боковой шкалой. С его помощью можно очень точно определять плотность твердых и жидких веществ.
Для чего нужны данные характеристики?
Объемный и удельный вес грунтов – это чрезвычайно важные характеристики, без которых невозможно любое строительство. Они во многом определяют механику почв и их прочностные свойства. Без знания этих параметров нельзя заложить фундамент или другой объект. Кроме того, данные свойства определяют, как грунт поведет себя при воздействии на него низких температур, температурных колебаний, замачивания.
Исходя из прочности грунта, можно высчитать массу строительных элементов, которые он в состоянии выдержать. Неправильная оценка механических свойств почвы способна привести к деформации сооружения, а то и к его полному разрушению. Считается, что более 50% аварий насыпей, дорог, мостов, зданий и плотин – это следствие ошибок, допущенных при геологических изысканиях и расчетах характеристик грунта.
Расчет массы почвы может пригодится не только профессиональным строителям, но и обычным обывателям. Например, при постройке дачи или дома с помощью указанных выше формул и значений можно посчитать тоннаж автотранспорта. Застройщики-любители обычно не пользуются сложными расчетами, а просто берут усредненные значения для каждого грунта, которое можно найти в справочниках.