Коэффициент пористости — отношение объёма пустот к объёму твёрдых частиц . Стоит заметить, что в объём пустот входит объём воды и объём воздуха (пористость).
Коэффициент пористости в геотехнике Коэффициент пористости — один из основных показателей состава и свойств грунтов, одна из переменных состояния грунтовLambe, T. William & Robert V. Whitman. Soil Mechanics. Wiley, 1991; p. 29. Santamarina, J. Carlos, Katherine A. Klein, & Moheb A. Fam. Soils and Waves: Particulate Materials Behavior, Characterization and Process Monitoring. Wiley, 2001; pp. 35-36 & 51-53. . Согласно ГОСТ 25100-2020, различают коэффициент пористости песка в предельно рыхлом и плотном состояниях (, соответственно)
Разница между коэффициентом пористости и коэффициентом пустотности В геотехнике символ пористости, обозначает угол внутреннего трения при дренированном сдвиге. Из-за этого уравнение обычно переписывают с использованием буквы пористости:
.
Как можно заметить выше пустотность это отношение объёма пустот к общему объему. Пористость же это отношение объёма пустот к объёму твёрдых частиц.
Зависимость между пустотностью и пористостью можно выразит как
где — коэффициент пустотности, — пористость, V V — объём пустот (воздух и вода), V S — объём твёрдых частиц, а V T — общий или объёмный объём.Craig, R. F. Craig’s Soil Mechanics. London: Spon, 2004, p.18. .
Применение Контроль тенденции изменения объёма. Если Коэффициент пористости большой (рыхлый грунт) , пустоты в грунте имеют тенденцию к минимизации под нагрузкой — соседние частицы сжимаются. Противоположная ситуация происходит, когда коэффициент пустотности относительно невелик (плотный грунт), . Контроль проводимости жидкости (способность движения воды через почву). Рыхлые почвы обладают высокой проницаемостью, плотные являются менее проницаемыми. Движение частиц. В рыхлом грунте частицы могут перемещаться довольно легко, в то время как в плотном более мелкие частицы не могут проходить через пустоты, что приводит к их задержке.
Методы определения Существует множество методов определения максимального и минимального коэффициента пустотности. Наиболее часто используемыми из этих методов являются методы, приведенные в ASTM D4254 (максимальной доли пустот) и D 4253 (минимальная доли пустот).
Критический Коэффициент пористости значение коэффициента пустотности, при котором объём грунта не изменяется при сдвигеСritical void ratio. В случае, если > происходит разжижение грунтов (> грунт рыхлый и песок будет разжижаться, если предотвратить дренаж). Насыщенные грунты с коэффициентом пустотности более 1,0; содержит больше объема воды, чем объема твердого вещества. Состояние е>1,0 наблюдается во многих мелкозернистых грунтах. При изучении состава и свойств грунта мало внимания будет уделяться свойствам жидкой фазы, почти полностью сосредоточившись на минералогии и структуре твердой фазы. Это объясняется тем, что классическая механика грунтов основана на понятии эффективного напряжения, которое предполагает, что изменение объема и прочностные характеристики зависят от напряжений, переносимых зернистой структурой (твердой фазой), а водная фаза нейтральна.
Коэффициент пустотности в материаловедении В материаловедении связан с пористостью следующим образом:
а также как
где — коэффициент пустотности, — пористость, V V — объём пустот (например, жидкости), V S — объём твердых частиц, а V T — общий или объемный объём. Эта цифра актуальна для композитов, горнодобывающей промышленности (особенно в отношении свойств хвостов) и почвоведения.
Примечания
Категория:Почвоведение Категория:Механика грунтов Категория:Материаловедение