Вопрос 3 – Газообразная составляющая грунта

Содержание воды и газа в грунте зависит от объема его пор: чем больше поры заполнены водой, тем меньше в них содержится газов. В самых верхних слоях грунта газообразная составляющая представлена атмосферным воздухом, ниже – азотом, метаном, сероводородом и другими газами. Метан, сероводород, угарный газ ядовиты. Они могут содержаться в грунте в концентрациях, опасных для жизни работающих в слабо проветриваемых выемках. Интенсивность газообмена между атмосферой и грунтом зависит от состава и состояния грунта и повышается с увеличением содержания и размеров трещин, пустот и пор. В газообразной составляющей всегда присутствует пары воды.

Газ содержится в грунтах в виде пузырьков, окруженных поровой водой, в растворенном виде (в поровой воде) или в свободном виде (воздух, сообщающийся с атмосферой). Пузырьки газа, содержащиеся в относительно крупных порах грунтов, а также газ, растворенный в поровой воде, придают грунтам свойство упругости. Это в свою очередь влияет на сжимаемость и деформируемость грунтов во времени. Газ, сообщающийся с атмосферой, не влияет на распределение давления между твердыми частицами грунта и поровой водой.

Вопрос 4 – Структура, текстура и связность грунтов

Структурой грунтов называют их строение, то есть взаимное расположение отдельных минеральных частиц или агрегатов частиц, на которые могут распадаться грунты. Образование структурных связей – длительный процесс видоизменения горной породы. Структура зависит свойств минеральных частиц (минералогический состав, размеры, форма) и свойств среды, в которой образуется грунт. Различают три основных типа структуры грунтов осадочного происхождения: зернистую, сотообразную (губчатую) и хлопьевидную.

Зернистая структура характерна для несвязных грунтов (песок, гравий и др.). Взаимное расположение отдельных частиц в грунте зависит от условий их отложения и может изменяться от рыхлого до плотного. Рыхлая зернистая структура образуется при большой концентрации частиц в потоке воды, из которого они выпадают.

Сотообразная (губчатая) структура свойственна глинистым грунтам. Глинистые частицы, имея на поверхности заряд статического электричества, при оседании в воде остаются в том же положении, в каком они коснулись ранее отложившегося осадка.

Хлопьевидная структура образуется при осаждении в воде коллоидных частиц. Эти частицы обычно длительное время находятся в воде во взвешенном состоянии под влиянием броуновского движения и осаждаются в процессе коагуляции с образованием сплошной хлопьевидной структуры.

Текстурой грунтов называют их сложение, зависящее от условий накопления осадка. Например, в озерах ледникового периода образовались глинистые отложения с характерной слоистой структурой.

Эти отложения представляют собой чередующиеся тонкие слои из глинистых частиц, выпадавших в зимний период со льдом, и из пылеватых и песчаных частиц, оседавших в теплый период года.

Различают слоистую, сыпучую и слитную текстуру. Слоистая текстура – это наиболее распространенный вид сложения грунтов, характерный для морских, озерных и других отложений.

Сыпучая текстура характерна для несвязных грунтов – песков, гравелистых грунтов и др.

Слитная текстура присуща морским отложениям, а также лессовидным грунтам эолового происхождения.

Связность между отдельными твердыми частицами грунтов, определяющая структурную прочность последних, поскольку прочность самих твердых частиц значительна и обусловлена прочностью минералов, из которых они состоят, зависит от структурных связей двух видов: водно – коллоидных и кристаллизационных.

Рисунок 4 – Основные типы структуры грунтов

Водно – коллоидные связи обусловлены наличием пленок связанной воды вокруг твердых частиц. Эти связи вязкопластичные, обратимые. При увеличении влажности они уменьшаются до величин, близких к нулю, а при уменьшении влажности возрастают.

Кристаллизационные связи имеют сложное происхождение, в частности, они возникли в результате химических процессов в точках контактов частиц и вследствие старения коллоидов. Эти связи хрупкие – при разрушении не восстанавливаются.

Структурные связи зависят от строения грунта (взаимного расположения частиц), его плотности и влажности.

Лекция № 2

Тема: «Физико-механические свойства (характеристики) грунтов оснований». Часть 2

Вопросы:

1 – Основные физико - механические характеристики грунтов.

2 – Классификация и типы грунтовых оснований.

3 – Строение оснований.