Физико-механические свойства глинистых грунтов

К глинистым грунтам относят горные породы, которые независимо от их химического и минерального состава, будучи размельченными до высокой степени дисперсности, образуют с водой пластичное тесто.

Плотность глинистых грунтов колеблется в среднем от 2700 до2780 кг/куб. м. Более высокая плотность характерна для глин, образовавшихся при выветривании основных пород, содержащих повышенное количество Fe и Mg. Примесь органических веществ снижает плотность глинистых грунтов.

Влажность глинистых грунтов колеблется в широких пределах от 5-10% до 100%. Величина ее зависит от минерального и гранулометрического состава грунта, содержания органических веществ, положения УГВ и других факторов.

Влажность глин при полном водонасыщении зависит от их прочности: чем она выше, тем больше влажность. Наибольшую влажность имеют глины ниже УГВ. В глинистых грунтах размер пор мал и практически вся вода находится в физически связанном состоянии.

На влажность глинистых грунтов влияет присутствие минералов (гипс), содержащих кристаллизационную воду, удаляющуюся при температуре ниже 100-110⁰С. Примесь органических веществ, характеризующихся высокой гидрофильностью, повышает влажность глин.

На влажность глин также влияет емкость обмена и состав обменных катионов. Насыщенность NA+ диспергированные глинистые грунты содержат много связной воды и характеризуются более высокой влажностью, чем те же микроагрегатные грунты, насыщенные Са₂+. Старение коллоидов вызывают понижение влажности грунтов.

Объемная масса глинистых грунтов колеблется от 1350 до1900кг/куб.м. Максимальное ее значение достигается при практически полном заполнении пор водой.

При увлажнении глинистых грунтов происходит набухание, а при высушивании – усадка; эти явления вызывают соответствующие изменения объемной массы.

Пористость глинистых грунтов влияет на физико-механические свойства глинистых грунтов, на их уплотнение под действием нагрузки.

Основная часть пор образуется вследствие неплотного прилегания друг к другу структурных элементов, различающихся по размеру, форме и степени гидротированности.

Водопроницаемость глинистых грунтов зависит не от общей пористости, а от размера пор – чем он крупнее, тем выше водопроницаемость и быстрее происходит уплотнение грунтов.

Степень влажности грунтов указывает на относительное содержание воды и газов в порах грунта. В грунтах различают газы свободные, сообщающиеся с атмосферой, защемленные, адсорбированные поверхностью воздушно-сухих частиц. Образование защемленного воздуха наблюдается в зоне капиллярной каймы вследствие различий в высоте поднятия и скорости движения капиллярной воды. Защемленные газы повышают упругость грунтов. Существование свободных поверхностей раздела между твердыми частицами, газом и водой внутри грунта вызывает развитие сил поверхностного натяжения, что придает грунтам добавочную прочность.

На первом этапе экспериментальных исследований определяем оптимальную плотность и влажность грунта методом стандартного уплотнения, а так же определяем влажность на грани текучести и на границе раскатывания, пористость и просадочность грунта.

Оптимальной считается наибольшая плотность скелета грунта Рск (опт.), определенная методом стандартного уплотнения. Влажность соответствующая наибольшей плотности грунта называется оптимальной влажностью W_опт.