Удельный и объемный вес грунта: определение и формулы расчетов

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.

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 = γ_с (1+W), где γ_с – 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 = γ_уд (1-n), где γ_уд – 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.

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:

γ_гр = (γ_уд -1)×(1-n) или γ_гр = (γ_уд – γ_в)/(1+ε), где γ_гр – это вес почвы, которая находится в воде, γ_в – 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.

Удельный вес металлов

Все тела, имеющие одинаковый объем, но произведенные из различных веществ, имеют различную массу, которая находится в прямой зависимости от его объема. Отношение объема сплава к его массе — плотность — является постоянной величиной, которая будет характерной для данного вещества. А удельный вес — это сила тяжести непосредственно взятого за основу объема данного вещества. Другими словами, удельным весом металла называется вес единицы объема безусловного плотного (непористого) материала. Для обозначения удельного веса следует массу сухого материала поделить на его объем в полностью плотном состоянии.
Все известные и применяемые в промышленности металлы обладают определенными физико-механическими свойствами, которые, собственно говоря, и определяют их удельный вес. Металлы обладают характерными свойствами, среди которых можно назвать высокую прочность, тепло- и электропроводность, пластичность.
Химические свойства и удельный вес цветных металлов

Удельный вес наиболее распространенных марок стали

Удельный вес стали различных марок

Удельный вес стали углеродистой и легированной

Разница между удельным весом и удельным весом

Home / Наука и природа / Наука / Физика / Разница между удельным весом и удельным весом

9 февраля 2012 г. Опубликовано Admin

Удельный вес против удельного веса
 

Удельный вес и удельный вес — две широко используемые величины. Эти две концепции широко используются в таких областях, как механика, термодинамика, механика жидкости, аэродинамика и различных других областях. Очень важно иметь правильное понимание этих концепций, чтобы преуспеть в областях, в которых эти концепции используются. В этой статье мы собираемся обсудить, что такое удельный вес и удельный вес, их сходство, определения удельного веса и удельного веса, их применение и, наконец, разницу между удельным весом и удельным весом.

Удельный вес

Удельный вес определяется как масса единицы объема данного материала, деленная на массу единицы объема эталонного материала. Плотность материала говорит вам, насколько плотно упакованы молекулы и насколько они тяжелые. Плотность определяется как масса вещества в единице объема. Математически это записывается как плотность = масса/объем. В большинстве случаев эталонным материалом является воздух для газов и вода для жидкостей. Удельный вес также зависит от давления и температуры. Удельный вес используется в простых отраслях промышленности, таких как производство молока и каучука, для определения качества сырья. Пикнометр является одним из многих различных инструментов, используемых для определения удельного веса. Он также известен как бутылка с удельным весом. Удельный вес – это безразмерная величина, которая изменяется от нуля до бесконечности. Но оно само не может иметь нулевое значение. Удельный вес также имеет форму, называемую кажущимся удельным весом. Удельный вес также известен как относительная плотность, которая определяется как плотность данного материала / плотность эталонного материала.

Удельный вес

Удельный вес — это похожее по звучанию слово удельный вес, но это две совершенно разные величины. Вес определяется как сила, действующая на массу из-за гравитационного поля другого объекта. Поскольку вес — это сила, его измеряют в ньютонах. Удельный вес определяется как вес единицы объема материала. Греческая буква гамма (γ) используется для обозначения удельного веса. Единицами удельного веса являются ньютоны на квадратный метр. Размеры удельного веса [масса] [длина] ^-2 [время] ^-2 . Удельный вес также равен плотности материала, умноженной на напряженность гравитационного поля, действующего на объект. Удельный вес зависит от гравитационного поля.

Рубрики: Физика С тегами: кажущийся удельный вес, гравитация, относительная плотность, удельный вес, удельный вес, Вес

Об авторе: Администратор

Исходя из инженерного образования, включая развитие человеческих ресурсов, имеет более 10 лет опыта в разработке и управлении контентом.

Плотность в сравнении с удельным весом и удельным весом

Плотность определяется как массы на единицу объема . Масса — это свойство, а единицей плотности в системе СИ является [ кг/м ³ ].

Плотность может быть выражена как

ρ = M /V = 1 /ν [1]

, где
ρ = плотность [кг /м ³ ], [SLUGS /FT ³ ]
M ], SLUGS /FT ³ ]
M ], = масса [кг], [слаги]
V = объем [м ³ ], [фут ³ ]
ν = удельный объем [м ³ /кг], [фут ³ /слаг]

• Что такое вес и что такое масса? — разница между весом и массой

Имперские (США) единицы измерения плотности: часто используемые. Обратите внимание, что существует разница между фунт-силой (фунт _f ) и фунт-масса (lb _m ) . Слизней можно умножить на 32,2 , чтобы получить примерное значение в фунтах массы (фунт _м ) .

• 1 СЛУГ = 32,174 фунта _M = 14,594 кг
• 1 кг = 2,2046 фунт _M = 6,8521×10 ^-2 SLUGS
• . DEENGEL OF WATE ft ³

См. также  Конвертер величин – масса   и  Конвертер величин – плотность

На атомарном уровне — частицы плотнее упакованы внутри вещества с большей плотностью. Плотность — это физическое свойство, постоянное при данной температуре и давлении, которое может быть полезно для идентификации веществ.

Ниже на этой странице: Удельный вес (относительная плотность), Удельный вес для газов, Удельный вес, Примеры расчетов

См. также: Плотность некоторых распространенных материалов
1, 68 и 680 атм, СИ и имперские единицы
              Воздух – плотность, удельный вес и коэффициент теплового расширения – изменения в зависимости от температуры и давления, СИ и имперские единицы
              Как измерить плотность жидких нефтепродуктов для определения материала
Пример 3: плотность для расчета объемной массы

Удельный вес (относительная плотность) — SG — это безразмерный единица, определенная как соотношение плотности вещества к плотности воды — при указанной температуре и может быть выражен как

SG = ρ _Суть / ρ _H3O [2]

, где / ρ _H3O [2]

, где
/ ρ _H3O [2]

, где / ρ _H3O SG = удельный вес вещества
ρ _{вещество} = плотность жидкости или вещества [кг/м ³ ]
ρ _h3O = плотность воды – обычно при температуре 4 ^o C [кг/м ³ ]

В качестве эталона обычно используется плотность воды при 4 ^o C (39 ^o F), поскольку вода в этой точке имеет самую высокую плотность 1000 кг/м ³ или 1,940  порций/фут ³ .

Поскольку удельный вес — SG — безразмерный, он имеет одинаковое значение в системе СИ и в имперской английской системе (BG). SG жидкости имеет то же числовое значение, что и ее плотность, выраженная в г/мл или мг/м ³ . Вода обычно также используется в качестве эталона при расчете удельного веса твердых веществ.

См. также Теплофизические свойства воды — Плотность, Температура замерзания, Температура кипения, Скрытая теплота плавления, Скрытая теплота испарения, Критическая температура…

Пример 4: Удельный вес железа

Удельный вес некоторых распространенных материалов

1,110340049

Вещество	Удельный вес — SG —
Acetylene	0.0017
Air, dry	0.0013
Alcohol	0.82
Aluminum	2.72
Brass	8. 48
Кадмий	8,57
Хром	7,03
Медь 0	0	0033	Carbon dioxide	0.00198
Carbon monoxide	0.00126
Cast iron	7.20
Hydrogen	0.00009
Lead	11.35
Mercury	13.59
Никель	8,73
Азот	0,00125
Нейлон
Oxygen	0.00143
Paraffin	0.80
Petrol	0.72
PVC	1.36
Rubber	0.96
Steel	7.82
Олово	7.28
Цинк	7.12
Вода (4 или C) 0034 1,00
Вода, море	1,027
Дерево, Дуб	0,77

Обратно к вершине

9009

— до вершины

— до вершины

9009

. как отношение плотности газа к плотности воздуха — при заданной температуре и давлении.

Удельный вес можно рассчитать как

SG = ρ _GAS / ρ _воздух [3]

, где
SG = удельный вес газа
ρ _Газ = плотность газа [кг / м ³ ]
ρ _воздух = плотность воздуха (нормально в NTP — 1,204 [кг/м ³ ])

• NTP — Нормальная температура и давление — определяется как 20 ^o C (293,15 K, 68 ^o F) и 1 атм3 (101,32 кН/25). кПа, 14,7 фунт/кв. дюйм, 0 фунт/кв.

  См. также Теплофизические свойства воздуха — плотность, вязкость, критическая температура и давление, тройная точка, энтальпии и энтропии, теплопроводность и диффузность, ……

  Вернуться к началу

  Удельный вес определен как вес на единицу объема . Вес составляет сил . Единицей СИ для удельного веса является [Н/м ³ ]. Имперская единица измерения [lb/ft ³ ].
  

  Удельный вес (или сила на единицу объема) может быть выражен как

  γ = ρ A _G [4]

  , где
  γ = удельный вес (N/M ³ ], [LB/FT ³ ]
  ρ = плотность [кг/м ³ ]. , [slugs/ft ³ ]
  a _g = ускорение свободного падения (9,807 [м/с ² ], 32,174 [фут/с ² ] при нормальных условиях) 90 90910 9008 вес и что такое масса? — разница между весом и массой

Example 5: Specific Weight of Water

Specific Weight for Some common Materials

509 09 09

Product	Specific Weight — γ —
	Imperial Units (lb/ft 3 )	SI Units (kN/m 3 )
Aluminum	172	27
Brass	540	84. 5
Carbon tetrachloride	99.4	15.6
Copper	570	89
Ethyl Alcohol	49.3	7.74
Gasoline	42.5	6,67
Глицерин	78,6	12,4
Керосин	50
Mercury	847	133.7
SAE 20 Motor Oil	57	8.95
Seawater	63.9	10.03
Stainless Steel	499 — 512	78 — 80
Вода	62,4	9,81
.0097 Свойства материала Вернуться к началу Примеры Пример 1. Плотность мяча для гольфа Мяч для гольфа имеет диаметр 42 мм и массу 45 г. Объем мяча для гольфа можно рассчитать как V = (4/3) π (42 [мм] * 0,001 [м/мм]/2) 3   =  3,8 10 -5 [м 3 ] Тогда плотность мяча для гольфа можно рассчитать как ρ = 45 [г] * 0,001 [кг/г] / 3,8 10 -5  [м 3 ]  = 1184 [кг/м 3 ] Вернуться к началу Пример 2. Использование плотности для идентификации материала Неизвестное жидкое вещество имеет массу 18,5 г и занимает a объем 23,4 мл (миллилитр). Плотность вещества можно рассчитать как ρ = (18,5 [г] /1000 [г/кг]) / (23,4 [мл] /(1000 [мл/л] * 1000[л/м 3 ]))     = 18,5 10 -3 [кг] /23,4 10 -6 [м 3 ]  = 790 [кг/м 3 ] Если мы взглянем на плотности некоторых обычных жидкостей, то обнаружим, что этиловый спирт или этанол имеет плотность 789 кг/м 3 . Жидкость может быть этиловым спиртом! Пример 3: Плотность для расчета объемной массы Плотность титана 4507 кг/м 3 . Массу 0,17 м 3 объема титана можно рассчитать как м = 0,17 [м 3 ] * 4507 [кг/м 3 ]  = 766,2 [кг] Примечание! — имейте в виду, что существует разница между «объемной плотностью» и фактической «плотностью твердого вещества или материала».