Физико-механические свойства грунта.

Общие положения. Содержание науки.

Инженерная геология - отрасль геологических знаний, изучающая верхнюю часть земной коры в связи со строительством различных зданий и сооружений.

Задачей инженерной геологии является разработка мероприятий, обеспечивающих нормальные условия строительства и эксплуатации сооружений, возводимых в разных геологических обстановках.

Задачи инженерного геолога таковы: Он должен изучить и охарактеризовать

1)геологическую обстановку

2)горные породы, которые будут служить основанием, материалом или вместилищем для строительства

3)геологические процессы, которые могут повлиять на строительство или возникнуть в результате строительства.

 

В составе инженерной геологии выделяют такие дисциплины, как:

Грунтоведение

Инженерная геодинамика

Региональная инженерная геология и т.д.

Понятие о грунте.

Грунт-это любые горные породы, залегающие на поверхности и близ поверхности Земли и являющиеся объектами инженерно-строительной деятельности человека. Грунт используется как основа для возведения зданий и сооружений, как материал (строительство платины) и как среда (для строительства метро). Для успешного строительства и эксплуатации необходимо изучать все свойства грунта и выяснить возможность возникновения процессов и явлений, могущих помешать строительству или разрушить уже созданные сооружения.

Составляющие грунта.

Естественные грунты могут состоять из 3-х фаз:

1. Жидкая фаза-это обычно вода, нередко минерализованная, она может быть как жидкой, так и в форме льда или пара. Вода играет важную роль в формировании свойств грунта и в изменении этих свойств под влиянием нагрузки, τ и т.д.

2.Газовая составляющая- это обычно воздух в порах и трещинах грунта, его количество влияет на прочность грунта, на скорость его уплотнения под нагрузкой и т.д.

3. Твердая составляющая или скелет грунта состоит из минеральных частиц, связанных между собой, слабо связанных или совсем не связанных.

Грунт может быть однофазным, двухфазным или трехфазным.

Классификация грунтов.

Ныне используется классификация предложенная академиком Саваринским в 1937 году. Здесь грунт делится на 5 групп:

1) Скальные грунты, к ним относятся магматические и метаморфические свежие породы, а также некоторые осадочные породы - хемогенные, нетрещиноватые известняки, конгломераты и песчаники с кремнистым цементом и т. д. Эти песчаники водонепроницаемы, невлагоемки, несжимаемы, они обладаю высокой прочностью, допустимые нагрузки достигают 2 тыс. кг на см кв. Для разработки этих грунтов требуется применение взрывчатки.

2) Полускальные грунты, к ним относятся трещиноватые и выветренные магматические и метаморфические породы, а так же другие породы первой группы, кроме того обломочные породы со слабым цементом, некоторые хемогенные породы, например, гипс, галит и т.д. Эти грунты водопроницаемы по кавернам и трещинам, невлагоемкие, несжимаемы допустимые нагрузки измеряются от 40 до 800 кг на см кв., разработка этих грунтов возможна с помощью кайлалома, взрывчатки.

3) Рыхлые связанные грунты, к этой группе относятся аргиллиты, суглинки, т.е. обломочные породы с содержанием глинистых частиц 10-30%, супеси- обломочные породы с содержанием глинистых частиц 3-10%, лёссы-породы, состоящие из мелких зерен кварца, кальцита, глинистых минералов. Эти группы влагоемки, сжимаемы, допустимая нагрузка от 0, 5 до 6 кг на см кв., причем с увеличением влажности несущая способность уменьшается, разработка возможна вручную (кайло) или механизированным способом (бульдозер).

4) Рыхлые несвязанные грунты, к ним относятся обломочные породы без цемента (вулканические пеплы). Эти породы хорошо проницаемы, слабо сжимаемы, допустимые нагрузки так же от 0, 5 до 6 кг на см кв., разработка также вручную или механизированным способом.

5) Мягкие или слабые грунты к ним относятся: почва, торф, а так же грунты 3-й и 4-й групп, находящиеся в зоне вечной мерзлоты, допустимые нагрузки не превышают 2 кг на см кв., разработка вручную или механизированным способом.

Пористость (пустотность).

Емкость горной породы или грунта, т.е. её способность аккумулировать флюиды называется пористостью или пустотностью. Различают 3 вида пустотности:

1) поровая пустотность определяется порами, сформировавшимися в литогенез, а именно в 3-й его этап осадконакопления.

2) каверновая пустотность, определяется разной величины кавернами, сформировавшимися в катагенезе.

3) трещинная пустотность, сформировавшаяся под воздействием дизъюнктивных тектонических процессов.

 

Выделяют также следующие типы пустотности:

1. Общая или полная, которая учитывает объем всех пустот породы и определяется по формуле Она определяется в процентах.

2. Открытая пустотность, которая учитывает лишь объем пустоты, сообщающихся между собой.

3. Эффективная пустотность, которая учитывает лишь объем пор, которые могут включать отдавать те или иные флюиды.

Проницаемость - это свойство грунта пропускать через себя флюиды Проницаемость связана с пустотностью. Поры с нулевой пустотностью непроницаемы. Проницаемость измеряется в «дарси» [Д]. Порода обладает проницаемостью в 1Д, если её см³ при перепаде давлений в 1 атм. пропускает за 1 с, 1 см³ воды. Это крупная единица и в практике пользуются тысячными долями дарси, которые называются мД. Хорошей считается проницаемость 200-300 мД.

 

Прочность грунта определяется величиной критических напряжений, при котором проходит его разрушение. Выделяют несколько типов прочности: прочность при сжатии, при растяжении, при изгибе. Для определения прочности используют приборы, в котором образец грунта постепенно сжимают по вертикале или со всех сторон. Скачек стрелки манометра при разрушении образца и показывает прочность в кг/см кв. Из естественных грунтов прочными являются кварц или кварцит до 5 000 кг/см кв. Чуть меньшей прочностью до 3 500 кг/см кв. обладают гранит, базальт, габбро.

 

Естественная влажность.

Это % количество воды в пустотах грунта в естественных условиях. Измеряется как отношение веса воды к весу мин. частиц в определенном V грунта. Меняется в пределах от 0% в сухом скальном грунте до нескольких сотен % в илистом грунте, где количество воды превышает количество мин частиц. Нередко влажность оценивается с помощью коэффициента влажности, который есть отношение V пустот в грунте, заполненных водой к V всех пустот. Меняется от 0 в абсолютно сухом грунте до 1, когда все пустоты заполнены водой.

Пластичность.

Это способность глинистого грунта деформироваться под действием внешних сил без разрыва сплошности и сохранять полученную при деформации новую форму после прекращения действия внешних сил. Пластичность зависит от мин состава грунта, от влажности, от температуры, от растворенных в воде компонентов и т.д.

Набухание и усадка.

Некоторые глинистые грунты при увеличении влажности увеличиваются в V, т.е. набухают, а при уменьшении влажности происходит уменьшение V грунта, т.е. усадка. Причиной набухания является увеличение толщины оболочек пленочной воды вокруг мат. частиц глинистого состава, при этом влажность ↑, а мин частиц остается тем же самым. Пленки воды вокруг мин частиц снижают силы сцепления между этими частицами, так что прочность набухающего грунта значительно уменьшается.

Размокаемость.

Кратким выражением набухания является способность некоторых грунтов впитывать воду, терять связность и превращаться в рыхлую массу с потерей несущей способности. Интенсивность размокания грунта зависит от его состава, структуры скелета, τ, растворенных в воде компонентов и т.д. Показателем размокаемости является время, в течение которого образец грунта, помещенный в воду, полностью распадается.

Растворимость.

Некоторые фрагменты грунтов (карбонаты, сульфаты), некоторые соли могут растворяться. Скорость растворения определяется составом, температурой подземных и поверхностных вод, скорость их движения.

Морозоустойчивость грунта.

Это способность влажного грунта противостоять разрушающему действию воды, замерзающей в пустотах грунта. V льда на 10 % превышает V замерзающей воды и он создает внутреннее напряжение в грунте, достигающее 2 тыс. кг/ см кв. Морозоустойчивость грунта зависит от его прочности, его пустотности, от коэффициента влажности, от скорости промерзания. Морозоустойчивость грунта определяется следующим образом: пробу грунта замораживают в морозильной камере при температуре 15- 40 ⁰С, затем размораживают его при комнатной температуре. Степень морозоустойчивости оценивается числом циклов замораживания/отмораживания, которые выдерживает грунт без заметных признаков механического разрушения.

Сопротивление сжатия.

Это свойство учитывают при расчетах несущей способности грунта, при определении давления грунта на заглубинные сооружения и т.д. Сопротивление сжатию грунта определяют в лаборатории с помощью прибора, который называется стабиломер. В нем грунт сжимают по вертикали или со всех сторон и замеряют изменение его объема при увеличении напряжения на 1 кг на см кв.

Электропроводность.

Для интерпретации методов электроразведки, для расчета заземляющих устройств ЛЭП, для оконтуривания талых участков в массе мёрзлых грунтов в лаборатории определяют электропроводность грунтов с разной степенью влажности. Удельная электропроводность определятся по формуле:

, где R - полное электрическое сопротивление;

S - площадь поперечного сечения образца;

L - длина определяемого образца.

 

Электропроводность грунта зависит от мин состава, количества и конфигурации его пустот, от влажности и коэфф. влажности, от состава растворенных в воде компонентов.

Липкость.

Это способность грунта, преимущественно глинистого, примыкать к тем или иным поверхностям. Липкость измеряется в г/см² , как усилие, необходимое для очистки поверхности от прилипания грунта.

Водоотдача.

Под водоотдачей понимают способность водонасыщенного грунта отдавать гравитационную воду при ее свободном вытекании из пробы. К числу факторов, влияющих на водоотдачу, гранулометрический и минеральный состав грунта, форму зерен, пористость, плотность, сжимаемость. Показателем водоотдачи служит коэфф. водоотдачи, который есть отношение V воды, которая может вытечь из пробы грунта к V этой робы.

Теплоемкость.

Выделяют объемную и удельную теплоемкость грунта. Объемная численно равна количеству тепла, необходимому для нагрева единицы объема грунта на 1 градус, ее размерность кал*см² /C⁰

Удельная теплоемкость рассчитывается на единицу веса, ее размерность кал/г*⁰С.

Морская и озерная абразия.

Основными факторами, воздействующие на берега морей и озер, является динамическое воздействие волн, течения, растворяющее действие воды, плавающие льдины, разжижение грунта и т.д. Сила воздействия волн на берег достигает 3 кг/см кв. Интенсивность разрушения берега волнами зависит от конфигурации и крутизны берегов, от состава и строения грунта, характера волн, скорости движения воды и т.д. Разработаны достаточно эффективные меры полностью или частично предотвращающие морскую или озерную абразию. Это преимущественно защита берегов искусственными сооружениями, набережными, искусственными пляжами, волноломающими и т. д.

Речная Эрозия

Речная эрозия подразделяется на боковую эрозию — размывы берегов рек, приводящие к смещению их русел и расширению долин, и глубинную эрозию (см.), сопровождающуюся размывами дна рек и углублением речных долин.

Сели.

Бурные, грязекаменные или грязевые потоки, возникающие в горных районах во время ливней или при интенсивном таянии снегов. Условия образования селей таковы: горный рельеф, наличие в селевом бассейне легко разрушающихся пород, сильные дожди или бурное таяние снегов, льда. Скорость селей достигает 10-15 м/с. Глубина селевого потока может достигать 20 м., составляя в большинстве случаев 4-5 м. Содержание обломочного материала в селевой массе достигает 100 кг на 1 см³ воды. Противоселевые мероприятия включают: посадку деревьев, кутов, травы на площади селесборного бассейна, устройство различных гидротехнических сооружений на возможном пути селевого потока, а именно дамб, запруд, селеспусков и т.д.

Классификация вод

В зоне насыщения выделяют воды:

1) грунтовые;

2) межпластовые безнапорные;

3) межпластовые напорные, или артезианские.

Условия залегания подземных вод:

Подземные воды образуются различными способами. Как уже отмечалось выше, один из основных способов образования подземной воды - просачивание, или инфильтрация, атмосферных осадков и поверхностных вод (озёр, рек, морей и т.д.). По этой теории, просачивающаяся вода доходит до водоупорного слоя и накапливается на нём, насыщая породы пористого и пористо-трещинноватого характера.

Артезианские воды.

Это межпластовые подземные воды, заключенные в крупных водоносных горизонтах, залегающих между водонепроницаемым пластами в пределах больших геологических структур и находящиеся под гидростатическим давлением. Поверхностные воды просачиваются в водоносный горизонт в области питания, приходят через этот горизонт и могут выйти на поверхность в области разгрузки в виде источников. Между областями питания и разгрузки, т.е. в области напора артезианские воды создают давление, зависящее от положения пьезометрического уровня. Бурение скважин в средней части обл. напора может дать фонтан артезианской воды. При строительстве в артезианских бассейнах необходимо изучить гидрогеологические условия и учитывать их.

Суффозия.

Это вынос из пород движущимися подземными водами мелких твердых частиц или вещества в растворенном состоянии. Она приводит к изменению V и свойств водосодержащих пород, в частности их несущей способности. Как следствие, вышележащие породы могут просесть и на поверхности образуются провалы и воронки. Выделяют 2 типа суффозии:

1) Механическая или физическая с выносом твердых частиц;

2) Химическую или карст с выносом вещества растворенном виде.

Это приводит к образованию пещер, каверн в недрах. Для оценки интенсивности суффозии применяют электроразведку, бурят оценочные скважины, ведут длительные наблюдения. При строительстве в районах подверженных суффозии выполняют следующие мероприятия: отвод потоков подземных вод от района строительства, цементирование пустот и трещин в породах(грунтах), нагнетание жидкого стекла в пустоты грунта, уплотнение грунта методом вибрации и т.д. (жидкое стекло - силикат натрия с хлористым кальцием).

Оползни и обвалы.

1)

Почва

 

Известняк

 

Песок

 

Глина

 

 

2)

3)

 

Среди смещений пород или грунтов на крупных склонах выделяют мелкие смещения или оплывины, крупные смещения или оползни и внезапные обрушения крупных масс или обвалы. Меры борьбы с оползнями и обвалами включают пассивные и активные мероприятия: пассивная борьба ограничивается всякого рода указаниями, именно: не строить на склонах, не уничтожать на них растительность, не сбрасывать на склоны поверхностные воды и т.д. Если все же приходится строить на склонах, то выполняют активные мероприятия - отводят подземные воды, изменяют грунт, пропитывают его жидким стеклом, устанавливают подпорные стенки.

Явление плывунности.

Плывунами называются водонасыщенные рыхлые породы, состоящие из обломков песчаной величины в смеси с тонкодисперсной составляющей глинистого и слюдистого состава. Содержание и распределение минералов, глин и слюд таково, что песчаные обломки не соприкасаются между собой. При смачивании такой породы глинисто-слюдистые минералы выполняют роль смазки между обломками, несущая способность пород резко уменьшается. Порода приобретает свойство вязкой жидкости. В сл. строительства в зонах развития песков-плывунов выполняют следующие мероприятия: строительство ведут на сваях, откачивают воду, закрепляют плывуны металлическими или деревянными конструкциями, напоминающие клетки, закачивают жидкое стекло и т.д.

Термокарст.

Весной, когда грунт оттаивает, лед превращается в воду, теряя 10% от объема, это приводит к образованию на поверхности грунта воронок и провалов, средства с этими явлениями те же самые, что и в предыдущем случае.

Солифлюкция.

Весной верхняя часть почвы оттаивает, глинистые грунты при этом разжижаются, теряют несущую способность, выдавливаются из-под фундамента. Это вызывает перекос зданий, трещины в покрытии дорог и т.д.

Наледи.

Это явление характерно областей развития вечной мерзлоты. Летом верхний слой почвы оттаивает, в начале зимы он начинает промерзать и горизонт 2, сложенный грунтом с надмерзлотными водами оказывается зажатым между ледяными горизонтами 1 и 3. Давление в нем растет, достигает 50-60 и более атмосфер, вода ищет выход и выходит на поверхность там, где горизонт 1 ослаблен, например трещинами. Процесс может повторяться и образовывать 2-3-х этажные наледи мощностью до 4-5 м.

Инженерно-геологические документы. Общие положения.

К таким документам относятся: инженерно–геол. карты, колонки, профили, разрезы, таблицы с результатами анализов, отчеты и т.д. Они составляются преимущественно по результатам инж.-геологичекой съемки. Задачи этой съемки таковы:

1. определение инженерно-геологических условий и выявление закономерностей, их изучение в пространстве и во времени.

2. установление взаимосвязей между инженерно-геологическими свойствами среды.

3. изучение взаимодействия геологической среды со зданиями и сооружениями.

4. составление прогноза изменений инженерно-геологических условий в процессе эксплуатации зданий и сооружений.

Общие положения. Содержание науки.

Инженерная геология - отрасль геологических знаний, изучающая верхнюю часть земной коры в связи со строительством различных зданий и сооружений.

Задачей инженерной геологии является разработка мероприятий, обеспечивающих нормальные условия строительства и эксплуатации сооружений, возводимых в разных геологических обстановках.

Задачи инженерного геолога таковы: Он должен изучить и охарактеризовать

1)геологическую обстановку

2)горные породы, которые будут служить основанием, материалом или вместилищем для строительства

3)геологические процессы, которые могут повлиять на строительство или возникнуть в результате строительства.

 

В составе инженерной геологии выделяют такие дисциплины, как:

Грунтоведение

Инженерная геодинамика

Региональная инженерная геология и т.д.

Понятие о грунте.

Грунт-это любые горные породы, залегающие на поверхности и близ поверхности Земли и являющиеся объектами инженерно-строительной деятельности человека. Грунт используется как основа для возведения зданий и сооружений, как материал (строительство платины) и как среда (для строительства метро). Для успешного строительства и эксплуатации необходимо изучать все свойства грунта и выяснить возможность возникновения процессов и явлений, могущих помешать строительству или разрушить уже созданные сооружения.

Составляющие грунта.

Естественные грунты могут состоять из 3-х фаз:

1. Жидкая фаза-это обычно вода, нередко минерализованная, она может быть как жидкой, так и в форме льда или пара. Вода играет важную роль в формировании свойств грунта и в изменении этих свойств под влиянием нагрузки, τ и т.д.

2.Газовая составляющая- это обычно воздух в порах и трещинах грунта, его количество влияет на прочность грунта, на скорость его уплотнения под нагрузкой и т.д.

3. Твердая составляющая или скелет грунта состоит из минеральных частиц, связанных между собой, слабо связанных или совсем не связанных.

Грунт может быть однофазным, двухфазным или трехфазным.

Классификация грунтов.

Ныне используется классификация предложенная академиком Саваринским в 1937 году. Здесь грунт делится на 5 групп:

1) Скальные грунты, к ним относятся магматические и метаморфические свежие породы, а также некоторые осадочные породы - хемогенные, нетрещиноватые известняки, конгломераты и песчаники с кремнистым цементом и т. д. Эти песчаники водонепроницаемы, невлагоемки, несжимаемы, они обладаю высокой прочностью, допустимые нагрузки достигают 2 тыс. кг на см кв. Для разработки этих грунтов требуется применение взрывчатки.

2) Полускальные грунты, к ним относятся трещиноватые и выветренные магматические и метаморфические породы, а так же другие породы первой группы, кроме того обломочные породы со слабым цементом, некоторые хемогенные породы, например, гипс, галит и т.д. Эти грунты водопроницаемы по кавернам и трещинам, невлагоемкие, несжимаемы допустимые нагрузки измеряются от 40 до 800 кг на см кв., разработка этих грунтов возможна с помощью кайлалома, взрывчатки.

3) Рыхлые связанные грунты, к этой группе относятся аргиллиты, суглинки, т.е. обломочные породы с содержанием глинистых частиц 10-30%, супеси- обломочные породы с содержанием глинистых частиц 3-10%, лёссы-породы, состоящие из мелких зерен кварца, кальцита, глинистых минералов. Эти группы влагоемки, сжимаемы, допустимая нагрузка от 0, 5 до 6 кг на см кв., причем с увеличением влажности несущая способность уменьшается, разработка возможна вручную (кайло) или механизированным способом (бульдозер).

4) Рыхлые несвязанные грунты, к ним относятся обломочные породы без цемента (вулканические пеплы). Эти породы хорошо проницаемы, слабо сжимаемы, допустимые нагрузки так же от 0, 5 до 6 кг на см кв., разработка также вручную или механизированным способом.

5) Мягкие или слабые грунты к ним относятся: почва, торф, а так же грунты 3-й и 4-й групп, находящиеся в зоне вечной мерзлоты, допустимые нагрузки не превышают 2 кг на см кв., разработка вручную или механизированным способом.

Физико-механические свойства грунта.

Свойство грунта делятся на 2 группы:

Классификационные, которые служат для характеристики грунта как горной породы. К ним относятся: цвет, твердость, структура, текстура, состав и т.д.

Прямые свойства – те, которые учитывают при строительстве. Они определяются характером грунта, природными условиями, типом сооружения, изменяемостью грунта под влиянием различных процессов, и т. д. Эти свойства изучаются разделом инженерной геологии, который называется грунтоведением.

 

Удельный вес – отношение веса твердых частиц грунта, т.е. к его объему.

г/см³

Для определения удельного веса мы дробим пробу грунта, замеряем его объем с помощью большой мензурки взвешиваем и делим все на объем.

 

Объемный вес грунта - это вес единицы объема грунта с его внутренней структурой, пустотами, естественной влажностью. Для определения объемного веса взвешивают кусок грунта, определяют его объем, делят одно на другое. У сухого, монолитного грунта удельный и объемный веса совпадают. У грунта с порами, пустотами, влажностью удельный вес превышает объемный. Эти веса наиболее распространенных грунтов составляют 2, 4-2, 6 г/см³

При расчетах принимают удельный вес песка 2, 65 глины 2, 74 гранита 2, 65 мрамора 2, 72 и т.д.

Гранулометрический состав, он определяется величиной обломков в строении некоторых типов грунта и процентным содержанием обломков разных размеров. От этого свойства зависят емкостные способности грунта, т.е. количество флюида, которые он может аккумулировать, прочность грунта, сопротивляемость сжатию и т.д. По данным гранулометрического анализа рассчитывают степень отсортированности грунта, выделяя при этом грунты хорошо отсортированные, средне отсортированные, плохо отсортированные и неотсортированные. Анализ применяется лишь для обломочных пород.

Пористость (пустотность).

Емкость горной породы или грунта, т.е. её способность аккумулировать флюиды называется пористостью или пустотностью. Различают 3 вида пустотности:

1) поровая пустотность определяется порами, сформировавшимися в литогенез, а именно в 3-й его этап осадконакопления.

2) каверновая пустотность, определяется разной величины кавернами, сформировавшимися в катагенезе.

3) трещинная пустотность, сформировавшаяся под воздействием дизъюнктивных тектонических процессов.

 

Выделяют также следующие типы пустотности:

1. Общая или полная, которая учитывает объем всех пустот породы и определяется по формуле Она определяется в процентах.

2. Открытая пустотность, которая учитывает лишь объем пустоты, сообщающихся между собой.

3. Эффективная пустотность, которая учитывает лишь объем пор, которые могут включать отдавать те или иные флюиды.

Проницаемость - это свойство грунта пропускать через себя флюиды Проницаемость связана с пустотностью. Поры с нулевой пустотностью непроницаемы. Проницаемость измеряется в «дарси» [Д]. Порода обладает проницаемостью в 1Д, если её см³ при перепаде давлений в 1 атм. пропускает за 1 с, 1 см³ воды. Это крупная единица и в практике пользуются тысячными долями дарси, которые называются мД. Хорошей считается проницаемость 200-300 мД.

 

Прочность грунта определяется величиной критических напряжений, при котором проходит его разрушение. Выделяют несколько типов прочности: прочность при сжатии, при растяжении, при изгибе. Для определения прочности используют приборы, в котором образец грунта постепенно сжимают по вертикале или со всех сторон. Скачек стрелки манометра при разрушении образца и показывает прочность в кг/см кв. Из естественных грунтов прочными являются кварц или кварцит до 5 000 кг/см кв. Чуть меньшей прочностью до 3 500 кг/см кв. обладают гранит, базальт, габбро.

 

Естественная влажность.

Это % количество воды в пустотах грунта в естественных условиях. Измеряется как отношение веса воды к весу мин. частиц в определенном V грунта. Меняется в пределах от 0% в сухом скальном грунте до нескольких сотен % в илистом грунте, где количество воды превышает количество мин частиц. Нередко влажность оценивается с помощью коэффициента влажности, который есть отношение V пустот в грунте, заполненных водой к V всех пустот. Меняется от 0 в абсолютно сухом грунте до 1, когда все пустоты заполнены водой.

Пластичность.

Это способность глинистого грунта деформироваться под действием внешних сил без разрыва сплошности и сохранять полученную при деформации новую форму после прекращения действия внешних сил. Пластичность зависит от мин состава грунта, от влажности, от температуры, от растворенных в воде компонентов и т.д.

Набухание и усадка.

Некоторые глинистые грунты при увеличении влажности увеличиваются в V, т.е. набухают, а при уменьшении влажности происходит уменьшение V грунта, т.е. усадка. Причиной набухания является увеличение толщины оболочек пленочной воды вокруг мат. частиц глинистого состава, при этом влажность ↑, а мин частиц остается тем же самым. Пленки воды вокруг мин частиц снижают силы сцепления между этими частицами, так что прочность набухающего грунта значительно уменьшается.

Размокаемость.

Кратким выражением набухания является способность некоторых грунтов впитывать воду, терять связность и превращаться в рыхлую массу с потерей несущей способности. Интенсивность размокания грунта зависит от его состава, структуры скелета, τ, растворенных в воде компонентов и т.д. Показателем размокаемости является время, в течение которого образец грунта, помещенный в воду, полностью распадается.

Растворимость.

Некоторые фрагменты грунтов (карбонаты, сульфаты), некоторые соли могут растворяться. Скорость растворения определяется составом, температурой подземных и поверхностных вод, скорость их движения.

Морозоустойчивость грунта.

Это способность влажного грунта противостоять разрушающему действию воды, замерзающей в пустотах грунта. V льда на 10 % превышает V замерзающей воды и он создает внутреннее напряжение в грунте, достигающее 2 тыс. кг/ см кв. Морозоустойчивость грунта зависит от его прочности, его пустотности, от коэффициента влажности, от скорости промерзания. Морозоустойчивость грунта определяется следующим образом: пробу грунта замораживают в морозильной камере при температуре 15- 40 ⁰С, затем размораживают его при комнатной температуре. Степень морозоустойчивости оценивается числом циклов замораживания/отмораживания, которые выдерживает грунт без заметных признаков механического разрушения.

Сопротивление сжатия.

Это свойство учитывают при расчетах несущей способности грунта, при определении давления грунта на заглубинные сооружения и т.д. Сопротивление сжатию грунта определяют в лаборатории с помощью прибора, который называется стабиломер. В нем грунт сжимают по вертикали или со всех сторон и замеряют изменение его объема при увеличении напряжения на 1 кг на см кв.

Электропроводность.

Для интерпретации методов электроразведки, для расчета заземляющих устройств ЛЭП, для оконтуривания талых участков в массе мёрзлых грунтов в лаборатории определяют электропроводность грунтов с разной степенью влажности. Удельная электропроводность определятся по формуле:

, где R - полное электрическое сопротивление;

S - площадь поперечного сечения образца;

L - длина определяемого образца.

 

Электропроводность грунта зависит от мин состава, количества и конфигурации его пустот, от влажности и коэфф. влажности, от состава растворенных в воде компонентов.

Липкость.

Это способность грунта, преимущественно глинистого, примыкать к тем или иным поверхностям. Липкость измеряется в г/см² , как усилие, необходимое для очистки поверхности от прилипания грунта.

Водоотдача.

Под водоотдачей понимают способность водонасыщенного грунта отдавать гравитационную воду при ее свободном вытекании из пробы. К числу факторов, влияющих на водоотдачу, гранулометрический и минеральный состав грунта, форму зерен, пористость, плотность, сжимаемость. Показателем водоотдачи служит коэфф. водоотдачи, который есть отношение V воды, которая может вытечь из пробы грунта к V этой робы.

Теплоемкость.

Выделяют объемную и удельную теплоемкость грунта. Объемная численно равна количеству тепла, необходимому для нагрева единицы объема грунта на 1 градус, ее размерность кал*см² /C⁰

Удельная теплоемкость рассчитывается на единицу веса, ее размерность кал/г*⁰С.

12Следующая ⇒

Поделиться: