Навігація
Головна
 
Головна arrow Географія arrow Грунтознавство
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

СКЛАД ГРУНТІВ

Грунт - це мінеральна або органічна, органо-мінеральні, багатокомпонентна, багатофазовий динамічна система, яка вивчається в інженерно-геологічному відношенні. Складовими компонентами ґрунтової системи є (рис. 2.1): тверда компонента (мінеральна, крижана і органічна складові), рідка компонента (що містяться в пустотах порід природні води), газоподібна компонента (гази в пустотах порід) і біотична жива компонента (макро- і мікроорганізми , що мешкають в гірських породах) [50].

Співвідношення компонент в грунтах визначає їх стан і властивості. Залежно від того, повністю або частково будуть заповнені пори водою (або газом) і містяться в них живі мікроорганізми чи ні, грунти можуть бути двох-, трьох- і Чотирьохкомпонентна системами. Якщо грунт складається з твердих частинок і все пори заповнені водою, то він є двофазної системою. У більшості випадків в грунті крім твердих частинок і води є повітря або інший газ, або розчинений у воді, або знаходиться у вигляді бульбашок. Такий грунт є трифазною системою. Що міститься в грунті лід надає йому специфічні властивості, які доводиться враховувати, особливо при будівництві в районах розповсюдження вічній грунтів. Мерзлий грунт є чотирьохфазної системою. У деяких грунтах присутні органічні речовини у вигляді рослинних залишків або гумусу. Наявність навіть порівняно невеликої кількості таких речовин в грунті істотно відбивається на його властивості.

Мінеральна компонента грунтів

Типи зв'язків, склад і властивості мінеральної речовини грунтів

Типи зв'язків у твердих компонентах грунтів

При інженерно-геологічному вивченні грунтів особливо важливо знати зміст в них породоутворюючих мінералів, які знаходяться в переважаючих кількостях і впливають на їх властивості. У більшості випадків верхні шари земної кори складені крупноуламковими, піщаними, пилувато-глинистими, органогенних і техногенними грунтами. Велика частина дисперсних грунтів утворилася в результаті накопичення продуктів фізичного та хімічного вивітрювання. Деякі грунти виникли внаслідок відкладення органічних речовин, а також в результаті штучної відсипання або намиву різних матеріалів. У процесі фізичного вивітрювання утворилися великоуламкові і піщані ґрунти. Результатом хімічного і частково біологічного вивітрювання є мінерали, складові мелкодисперсную частина пилувато-глинистих ґрунтів.

Найбільше значення мають мінерали класу первинних силікатів, у яких переважають внутрікристалічної зв'язку іонно-ковалентного типу; прості солі (карбонати, сульфати, галоїди), що мають іонний тип зв'язків; глинисті мінерали (гідрослюд, монтморилоніт, каолініт і ін.), що характеризуються великою різноманітністю внутрікрісталлізаціонних зв'язків.

Крім того, в грунтах в значній кількості може міститися органічна речовина, в будові якого присутні водневі і молекулярні зв'язки.

Співвідношення грунтових компонент

Мал. 2.1. Співвідношення грунтових компонент

Властивості мінералів, які, в свою чергу, обумовлюють властивості ґрунтів, пов'язані з особливостями їх хімічного складу, внутрішньої будови і зв'язків, які існують всередині самих мінералів (атомів, іонів, радикалів). Міцність самих твердих компонент визначається міцністю і характером зв'язків всередині них. Мінерали з однаковим хімічним складом можуть мати різну міцність внаслідок відмінностей в їх кристалічній структурі і характері хімічних зв'язків усередині самого кристала, тому більш обгрунтовано проводити підрозділ твердої компоненти по переважному типу зв'язків всередині компоненти - чим міцніше переважаючі у твердій компоненті зв'язку, тим вона міцніша.

За характером зв'язків і певним просторовим розподілом електронів в твердих компонентах грунтів виділяється п'ять типів зв'язку: ковалентний, іонний, металевий. водневий і молекулярний.

Ковалентні зв'язки утворюють атоми (або групи атомів), на валентних орбіталях яких мають не спарені електрони, усуспільнення яких веде до формування загальної для зв'язуються атомів електронної пари (по одному електрону від кожного атома). При утворенні ковалентного зв'язку з однакових атомів розподіл електронної щільності в орбиталях зв'язуються електронних пар строго симетрично по відношенню до обох атомним центрам (неполярні зв'язку). Атоми з різною електронегативність (валентністю) утворюють полярні ковалентні зв'язки, в яких електронна хмара зв'язку зміщено в бік більш електронегативного атома. Ковалентні зв'язки властиві силікатним мінералів, вони дуже міцні і характеризуються спрямованістю. Багато кристалічні сполуки з ковалентними зв'язками тутоплавкіе і мають високу твердість (алмаз) і міцністю. Однак ковалентні зв'язки можуть існувати не тільки в твердих кристалах, а й в рідинах (в молекулах води), а також в органічних сполуках (в молекулах органічних сполук, наприклад С-С, С-Н, CN і ін., Де знак "- "означає ковалентний зв'язок).

Іонні зв'язку утворюються кулоновскими силами тяжіння протилежно заряджених іонів: катіонів та аніонів. Іонні зв'язку внаслідок своєї електростатичного природи не володіють спрямованістю і насичуваність. Ненасиченість іонного зв'язку проявляється в схильності сполук з таким зв'язком до утворення кристалічних решіток, в вузлах яких кожен іон оточений максимально можливим числом іонів протилежного заряду. Іонні зв'язку характерні для багатьох солей (галоідов, сульфатів. Карбонатів). Найбільш характерна властивість сполук з іонним типом зв'язку на відміну від ковалентного розчинність, т. Е. Їх здатність до дисоціації іонів в розчинах в полярних розчинниках. Обумовлено це тим, що енергія сольватації іонів молекулами розчинника вище енергії іонної зв'язку в кристалі.

Металеві зв'язку утворюються в з'єднаннях між елементами, що володіють вільними валентними орбиталями і низькою енергією іонізації. Такі зв'язку характерні для всіх сполук, що відносяться до металів - речовин, з високою електро- і теплопровідністю, зумовленими значною рухливістю електронів в кристалічній решітці.

Метал є ряд позитивних іонів, локалізованих в певних положеннях кристалічної решітки і занурених в "море" вільних рухливих електронів, що відрізняє ненаправлену металеву зв'язок від спрямованої ковалентного. Енергія зв'язків між електронами і ядрами в кристалах металів відносно мала, вона мінімальна у лужних металів і зростає зі збільшенням заряду ядра, досягаючи максимальних значень у перехідних металів.

Водневі зв'язки являють собою особливий тип так званої трехцентровой зв'язку: XH ,, e V (знак "-" означає ковалентний зв'язок, а знак "•••" водневу), в якій центральний атом водню Н, з'єднаний ковалентним зв'язком з електронегативним атомом X ( наприклад, атомами О, С, N, S і ін.), утворює додатковий зв'язок е атомом V (наприклад, атомами N, О, S і ін.), які мають спрямовану вздовж лінії цьому зв'язку не поділену електронну пару. Розрізняють між- і внутрішньо-молекулярні водневі зв'язку. Водневі зв'язки характерні для водородсодержащих твердих компонентів грунту - льоду, кристаллогидратов, деяких глинистих мінералів і ін.

Молекулярні зв'язки (сили Ван-дер-Ваальса) обумовлені взаємної поляризацією молекул і тому можуть виникати як між полярними, так і між різними нейтральними молекулами. Це досить слабкі зв'язки, які можуть існувати в твердих молекулярних кристалах (наприклад, отверділих інертних газах, газогідратах і ін.), А також в органічних твердих компонентах і глинистих мінералах. Тверді тіла з молекулярними зв'язками мають низьку точку плавлення і помітно сублимируют.

Грунтуючись на виділення переважаючого типу зв'язку, тверді компоненти грунтів підрозділяються на наступні групи, що істотно розрізняються за своїми властивостями:

  • • мінерали з переважанням ковалентних зв'язків - первинні силікати;
  • • з переважанням іонних зв'язків - іонні мінерали і солі;
  • • металевих зв'язків - металеві з'єднання;
  • • з переважанням ковалентних і наявністю молекулярних і водневих зв'язків - глинисті мінерали;
  • • компоненти з переважанням молекулярних і наявністю ковалентних зв'язків - органічна речовина і органо-мінеральні комплекси;
  • • компоненти з переважанням водневих, молекулярних і наявністю ковалентних зв'язків - лід і газогідрати [50].
 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук