Коэффициент пористости грунта: формула и классификация

Коэффициент пористости грунта e — отношение объёма пор к объёму твёрдых частиц. Это безразмерная величина, которую можно определить по плотности частиц грунта ρ_s и плотности сухого грунта ρ_d:

e = (ρ_s − ρ_d) / ρ_d = ρ_s / ρ_d − 1.

Здесь ρ_s — плотность твёрдых частиц грунта, г/см³; ρ_d — плотность сухого грунта (скелета), г/см³. При подстановке обе плотности должны быть выражены в одинаковых единицах. Значение e не следует путать с пористостью n — долей объёма пор во всём объёме грунта.

Как связаны коэффициент пористости и пористость

Обозначим полный объём образца V, объём твёрдых частиц V_s и объём пор V_p. Тогда V = V_s + V_p, e = V_p / V_s, а n = V_p / V.

Доля твёрдых частиц в общем объёме V_s / V = ρ_d / ρ_s. Поэтому:

n = 1 − ρ_d / ρ_s = e / (1 + e), а e = n / (1 − n).

Если пористость указана в процентах, для этих формул её сначала переводят в доли единицы: например, 40 % соответствует n = 0,40. Ошибка в соотношении объёма твёрдых частиц с плотностями приводит к неверному промежуточному вычислению даже тогда, когда итоговая формула e написана правильно.

Пример определения коэффициента пористости

Для образца с ρ_s = 2,65 г/см³ и ρ_d = 1,65 г/см³:

e = 2,65 / 1,65 − 1 ≈ 0,606.

n = 0,606 / (1 + 0,606) ≈ 0,377, то есть поры занимают приблизительно 37,7 % общего объёма образца.

Если известны плотность грунта при естественной влажности ρ и массовая влажность w, сначала вычисляют ρ_d = ρ / (1 + w) (ГОСТ 5180-2015, раздел 12). Влажность в этой записи выражают в долях единицы: 18 % означает w = 0,18. Для расчёта без промежуточного округления можно использовать эквивалентную формулу e = ρ_s × (1 + w) / ρ − 1. Например, при ρ = 1,95 г/см³, ρ_s = 2,70 г/см³ и w = 0,18 получаем ρ_d ≈ 1,653 г/см³ и e ≈ 0,634.

Для физически допустимого результата плотности должны быть положительными, а ρ_d не должна превышать ρ_s: иначе формула даст отрицательный объём пор. При таком результате проверьте единицы, определение влажности и исходные лабораторные данные.

Разновидности песков по коэффициенту пористости

ГОСТ 25100-2020 «Грунты. Классификация» (приложение Б, пункт Б.2.5, таблица Б.10) предусматривает следующие границы для песков естественного сложения.

При e ≈ 0,606 песок каждого из трёх перечисленных гранулометрических типов относится к пескам средней плотности сложения. Вблизи границы классификацию следует проводить по исходному значению e до грубого округления, с учётом точности измерений. Для использования таблицы необходимо знать не только коэффициент пористости, но и разновидность песка по гранулометрическому составу.

Таблица Б.10 относится именно к пескам естественного сложения. Её границы не являются универсальными требованиями к уплотнению искусственных насыпей или обратных засыпок: для контроля таких работ используют показатели и требования, предусмотренные проектом и применимыми нормативными документами.

Проверить актуальный статус документа: ГОСТ 25100-2020 в каталоге Росстандарта. Для классификации использовать применимую редакцию стандарта с актуальными изменениями, а не отменённый ГОСТ 25100-2011.

Связанные характеристики грунтов: число пластичности, показатель текучести и коэффициент уплотнения. Эти характеристики описывают разные свойства грунта и не заменяют друг друга.

Статья актуальна на 2026 год.