Временное сопротивление разрыву скальных грунтов [50]

Группы скальных грунтов	Подгруппы и типы грунтов	Временное сопротивление растяжению Rр, МПа
Магматические	Интрузивные: граниты диабазы габбро	4–19 4–31 6–20
	Эффузивные: базальты	1–40
Метаморфические	Гнейсы Скарны Кварциты Сланцы песчанистые Сланцы глинистые	7–20 14–23 4–16 1,5–25 0,5–15
Осадочные сцементированные	Известняки Мел Песчаники Алевролиты Аргиллиты	3–10 0,2–0,6 1–22 0,7–3,1 2–3,5

Структурно-текстурные особенности скальных грунтов в наибольшей мере влияют на сопротивление растяжению: у мелкокристаллических и мелкозернистых разностей более высокая прочность на растяжение, чем у крупнокристаллических. Величина R_р, уменьшается с ростом пористости и трещиноватости скальных грунтов и снижением плотности, у грунтов с анизотропной текстурой величина R_р при разрыве вдоль слоистости всегда выше, чем поперек слоистости, когда отрыв слоев друг от друга происходит намного легче.

Из физико-химических факторов на величину временного сопротивления скальных грунтов растяжению влияет влажность и состав поровой жидкости. С ростом влажности R_р закономерно уменьшается; неполярные жидкости почти не влияют на снижение прочности скальных грунтов при разрыве, тогда как полярные, понижающие поверхностную энергию грунта уменьшают прочность на разрыв.

Сопротивление одноосному растяжению дисперсных грунтов. Способностью сопротивляться растяжению (разрыву) среди дисперсных грунтов обладают лишь связные грунты – пылеватые и глинистые. Несвязные крупно- и мелкообломочные грунты, не обладающие структурным сцеплением, имеют прочность на разрыв близкую к нулю. Поэтому испытаниям на растяжение в основном подвергают дисперсные связные грунты, которые при растяжении проявляют значительные пластические деформации. Их прочность на растяжение меняется в широ­ком диапазоне в зависимости от типа грунта и его состояния (кон­систенции). Наибольшая проч­ность на растяжение отмечена у пылевато-глинистых грунтов с прочными смешанными (кристаллизацион­ными и переходными) контакта­ми, а наименьшая – со слабыми коагуляционными контактами. При прочих одинаковых условиях R_р больше у высокодисперсных разностей, поэтому монтмориллонитовые и гидрослюдистые глины имеют большую прочность на разрыв, чем каолинитовые.

Прочность на разрыв глинистых грунтов зависит от их консистенции, например, у моренных суглинков твердой и полутвердой консистенции R_р – 0,08–0,1 МПа, а у тех же суглинков пластичной и пластично-текучей консистенции R_р – 0,0025–0,001 МПа и менее.

Сопротивление разрыву мерзлых грунтов. Величина временного сопротивления разрыву мерзлых грунтов зависит от тех же факторов, что и прочность на сжатие. При этом определяющее значение имеет влияние структурно-текстурных особенностей мерзлого грунта. Смерзание пород за счет цементации льдом их структурных элементов обусловливает повышение прочности при испытаниях на растяжение. Поэтому величина R_р у мерзлых грунтов возрастает с повышением льдистости, снижением засоленности, уменьшением пори­стости.

Понижение температуры мерзлых грунтов приводит к увеличению их проч­ности на растяжение, при этом возрастает проявление хрупкости и снижает­ся проявление пластичности. Это обусловлено уменьшением количества незамерзшей воды в мерзлых грунтах при по­нижении отрицательной температуры, уве­личением содержания льда-цемента, упроч­нением твердых компонентов грунта (ми­нералов и льда), а также возможным структурным уплотнением грунта за счет термического сжатия объемов всех его компонентов. Прочность на разрыв мерзлых гли­нистых грунтов больше зависит от темпе­ратуры, чем прочность мерзлых мелкообломочных грунтов. Наибольшее влияние на величину R_р оказывает по­ниженная температура в ин­тервале до –7... –10°С.

На величину R_р влияют особенности криогенной текстуры мерзлых грунтов количество и тип ледяных включений, их пространственная ориентации в грунте, их форма и другие факторы, сказывающиеся на прочности грунта на разрыв. Исследованиями Л.Т. Роман и других авторов было установлено, что прочность на разрыв мерзлых слаборазложившихся торфов выше, чем у мерзлых суглин­ков, глин и чистого льда. Это объясняется тем, что при полном водонасыще­нии торфа значительное содержание льда, армированного растительными ос­татками, является причиной увеличения в грунте прочности цементацион­ных связей по сравнению с глинистыми и песчаными грунтами. Армирование мерзлого грунта растительными волокнами имеет специфическую микро­структуру, придающую грунту высокую прочность на разрыв [50].