Строение грунтов

Под строением грунтов понимают совокупность их структурно-текстурных особенностей, т.е. их структуру и текстуру. Структурно-текстурные особенности и характер структурных связей являются одни из важнейших показателей при инженерно-геологическом изучении грунтов.

Термины структура и текстура выражают очень близкие понятия. В перевод с латинского структура – это строение, расположение, устройство, построение, а текстура – ткань, соединение, связь.

Текстура – это особенности строения грунта, обусловленные ориентировкой и пространственным расположением отдельных зерен, минеральных частиц, агрегатов и других структурных элементов, т.е. пространственное расположение слагающих грунт элементов (независимо от их размера).

Текстура грунта влияет на его инженерно-геологические свойства и поведение грунта под нагрузками, в откосах строительных выемок, на склонах и т.д. Текстурные особенности могут способствовать снижению прочности грунтов, увеличивать их сжимаемость, увеличивать водопроницаемость, ускорять выветривание грунтов и др.

В настоящее время под структурой грунта понимают особенности его внутреннего строения, обусловленные размером, формой и количественным соотношением слагающих его элементов и характером их взаимосвязи друг с другом.

Структурно-текстурные особенности грунтов изучают визуально либо с помощью поляризационного микроскопа, а микроструктуры (микротекстуры) – с помощью электронного микроскопа и специальной рентгеновской съемки.

Все структурные элементы (минеральные зерна и обломки) которые являются слагающими горных пород, связаны между собой структурными связями.

Связи могут быть:

- кристаллизационными;

- цементационным;

- водно-коллоидными;

- механическими.

Кристаллизационные и цементационные жесткие связи характерны для магматических и метаморфических грунтов, а также для некоторых осадочных пород – обломочных сцементированных (песчаники), химических (известняки, гипсы) и органических (мела). Эти наиболее прочные и необратимые структурные связи придают грунтам твердость и большую прочность. Кристаллизационные связи, возникающие в грунтах при отрицательной температуре и характерные для мерзлых грунтов, носят название криогенных.

Водно-коллоидные структурные связи, присущи рыхлым осадочным грунтам, в основном – глинистым. Связи этого типа обратимые – при разрушении они могут восстанавливаться. Грунты с водно-коллоидными связями размокают в воде или набухают; при высыхании дают усадку, прочность их невысока.

Механические связи характерны для песчаных и крупнообломочных грунтов. Грунты с подобными связями слабо сжимаемы и хорошо водопроницаемы, прочность их высокая и средняя.

Структурные связи являются одной из самых важных характеристик горных пород. Формирование структурных связей происходит в результате сложнейших физико-химических процессов: кристаллизации, старения, конденсации содержащихся в природе соединений, миграции, пропитки и кристаллизации проникающих в горную породу цементирующих веществ из окружающей среды. Хотя влияние проникающих веществ может носить и регрессивный характер, т.е. сложившиеся в породе структурные связи могут разрушаться или переходить в новые, отличающиеся своей энергией, а в конечном счете прочностью.

Кроме того, существующие методы технической мелиорации (или улучшения свойств) грунтов позволяют человеку вмешиваться в процесс формирования структурных связей и создавать грунты с заданными в определенной степени свойствами или изменять их в нужном направлении, например, создавать искусственные связи в трещиноватых скальных грунтах путем их цементизации.