79. Вода в грунтах, ее виды и свойства

Вода – это важная фаза, формирующая многие свойства грунтов. В грунтах выделяют: тв. (лед), ж. (физически связанная, химически связанная, свободная, гравитационная, капиллярная), пар.

Физически связанная вода подразделяется на прочно связанную (адсорбированная, гигроскопическая) – образует поверх дисперсной частицы тонкую пленку, при этом вода меняет свои свойства, ее плотность, т.е. она влияет на физ и физ-мех свойства грунтов. Рыхлосвязанная вода (пленочная), формируется поверх прочносвязанной, может передвигаться от одной частицы к другой путем уравнивания пленок, может быть удалена из породы только при нагревании до 100-105˚С. Пленочная вместе с гигроскопической образует молекулярную влагу. Максимальное количество молекулярной воды в грунте – максимальная молекулярная влагоемкость.

80Русловой части, четко выражены слои: песканые, супесчаные, расная. Прирусловая - скорость ная п8080.Структурные связи в грунтах

Они довольно многообразны и изучены не до конца. Минер. зёрна и обломки гр. связаны и эта связь называется структурной.

Структурные связи формируются в процессе образования пород

Рассм-я стр.связи с т.з. строителей :

-кристаллические стр. св.

-коагуляционные (водно-колоидные)

-конденсационные стр. связи (цементационные)

Наиболее подробно стр. связи рассм-ны в работах Сергеева .

Им выд-ся стр. связи:

-Химические (кристаллизац.-е)

-молекулярные

-ионно–электростатические

- электростатические

- магнитные

-капиллярные

Кристаллические (хим.) струк. связи: взаимодействие частиц очень велико на небольших расстояниях

- ковалентная

- ионная

- металлическая.

Ионно электростатические стр. св-ва возникают у калоидных и глинистых частиц с возникновением двойного электрического поля. обмен-е катионы распределяются между отрицательно заряженными частицами и образуют между ними прочные электростатические мостики.

В ходе осадконах–я глин-х осаждений могут возникнуть ионноэлектростатические связи.

Эксперементально Осипов установил, что в базальной части находится отрицательный заряд, а на скалах знак заряда меняется. Заряд может меняться от внешних условий среды (от рН среды). При рН < 7 (кисл.) он становится положительным и притягивает из раствора анионы.

Электростатические стр. св-ва – в результате трения минеральных частиц в сухом состоянии преобразуют электрический заряд. Знак заряда будет зависеть от минерального состава и размера частиц. Величина заряда увеличивается с увеличением дисперсности, а при достижении максимума резко уменьшается

Молекулярные стр.связи: между частицами в тонкодисперсных грунтах, особенно когда грунт формируется. Во всех осадочных несцементируемых породах (пески, лессы).

Магнитные структурные связи: в связанных дисперсных грунтах могут возникнуть магнитные связи. Появление магнитных сил объясняется присутствием в кристаллических решетках Fe некоторых глинистых минералов. Fe присутствует в виде тонких пленок,

81. Свойства грунтов и методы их определения.

Подразделяются на: физические, физико-химические, физико-механические свойства.

Грунты – многофазная система, состоящая из твердых минеральных частиц, жидкой фазы, газообразной фазы и органического вещества.

Физические свойства грунтов.

Основными свойствами являются: плотность, пористость, теплофизические, магнитные, электрические.

Плотность -масса единицы объема грунта с естественной влажностью и природным сложением.

Плотность сухого грунта –это отношение массы твердых частиц к объему пробы. Изменяется в пределах от 1,3 до 1,8 г/см3.

Плотность частиц грунта-это отношение массы сухого грунта к занимаемому им объему. Изменяется в пределах от 2,5 до 3 г/см3.

Методы определения плотности.

Методы определения плотности применяются в зависимости от структурных особенностей грунтов.

Метод режущего кольца. Можно применять для глинистых, дисперсных грунтов, не имеющих крупных обломков.

Метод гидростатического взвешивания для определения плотности засоленных грунтов и др.

Для скальных щебнистых грунтов плотность определить очень трудно. Для них применяют метод лунки. Грунт выбирается из лунки и взвешивается, определяют объем лунки различными способами

Плотномер –определяет плотность без отбора проб.

Влажность - характеризует содержание в порах грунта жидкой фазы.

Абсолютная влажность-отношение массы воды к массе твердых минеральных частиц.

Объемная влажность-отношение объема воды, заключенной в порах грунта к его полному объему.

Естественная влажность-влажность грунтов в условиях их естественного залегания. Естественная влажность зависит от различных факторов: климатических и гидрогеологических условий района, зависит от происхождения, состава грунтов, от его состояния.

Влажность определяется термовесовым методом. Существуют и косвенные методы определения влажности: нейтронные влагомеры и индикаторы влажности.

Полная влагоемкость- когда все поры заняты водой, характерно для зернораздельного грунта.

Относительная влажность показывает какую часть объема пор в грунте занимает вода, т.е. характеризует соотношение фаз в грунте.

Численно отн.влажность равна отношению ест.влажности к полной влагоёмкости.

Грунты: степень вл-ти:

Маловлажные <0,5

Влажные 0,5-1

Водонасыщенные >1

Пористость.

В любой горной породе между минер.зёрнами находятся пустоты в виде пор, трещин и др.

Суммарный объём всех пор в еденице объёма грунта не зависимо от их величины, характера, взаимосвязей и степени заполнения жидкостью или газом , называется пористостью грунта.

Пористость численно равна отношению объёма пор к занимаемому объёму грунта.

Коэффициент пористости равен отношению объёма пор грунта к объёму занимаемому твёрдыми частицами грунта.

Теплофизические св-ва характеризуют тепловой режим толщи грунтов. Теп.режим наиболее важен при исследовании многолетне мёрзлых грунтов.

Электрические св-ва характеризуют способность проводить и поглощать электрический ток. Эти св-ва очень широко исп-ся в практике геофизических исследований, при технической милиорации грунтов

-электропроводимость

-диэлектрическая проницаемость грунтов.

Магнитные св-ва . ими обладают в той или иной степени все грунты, т.к. кларк Fe очень велик, входит в состав почти всех грунтов.

Физико-хим.свойства :

-коррозионные. Коррозия- процесс разрушения материалов, следствие их хим-го или электрохим-го взаимодействия с окр.средой.

-электрокинетические- связаны с возникновением электрокинетического потенциала.

-диффузионные и осматические св-ва.

Диффузия-процесс самопроизвольного выравнивания концентрации систем.

Осмос-диффузия в-ва (обычно, растворителя) через полупроницаемую перегородку, разделяющую 2 р-ра с различной концентрацией. Осмос стал широко применяться при очистке воды, при изучении форм миграции элементов.

-адсорбционные. Выделяют 5 видов поглотительной способности грунтов:

1 механическая

2 физическая-молекулярное взаимодействие частиц грунта и компонентов в-ва.

3 химическая

4 биологическая

5 физикохимическая (обменная)

-липкость грунта проявляется при влажности больше максимальной молекулярной влагоёмкости (г/см2).

-набухание- увеличение размеров грунта в процессе смачивания связано с гидрофильностью глинистых материалов, а так же большой удельной поверхностью глинистых грунтов .

-усадка- уменьшение объёма грунта в рез-те удаления воды при усыхании или под влиянием физико-кинетич.процессов.

-просадка- уменьшение объёма грунта только у лёссовых пород и лёссов, не связана с уменьшением влажности, а наоборот связана с её увеличением, при замачивании лессовых пород водой .

-водопрочность-способность сохранять прочность и устойчивость при взаимодействии с грунтом.

-пластичность – способность глинистого грунта под действием в нем усилий менять свою форму без разрыва сплошности, а после прекращения действия усилия сохранить полученную форму. Свойство противоположное упругости. Пластичность зависит от содержания глинистых частиц в данных грунтах.

Физико-механические свойства.

Деформация это изменение сложения или объема грунта под нагрузкой. Деформации могут быть упругими (т.е. обратимыми) и остаточными (не обратимыми). Обратимые деформации в грунтах бывают небольшой величины и протекают практически мгновенно.

В нескальных грунтах преобладают необратимые деформации, т.е. после приложения и снятия нагрузки изменения в грунте остаются.

-прочностные свойства грунтов. При действии больших нагрузок на грунт возникают, кроме норм-х напряжений, еще и касательные, которые вызывают потерю устойчивости откоса карьера, канавы. Условием прочности является сопротивление грунтов сдвигу, оно обусловлено силами внутреннего трения (не связные грунты), а в связных грунтах еще и удельным сцеплением.

-реологические свойства- под ними понимают закономерности протекания деформации и изменения прочности грунта во времени. В дисперсных грунтах эти свойства проявляются в виде релаксации, ползучести и длительной прочности. Под релаксацией понимают процесс перехода упругой деформации в необратимую пластическую;

Ползучестью называют способность грунтов длительно деформироваться при постоянной нагрузке, меньшей чем разрушающая нагрузка