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

РАЗМЯГЧАЕМОСТЬ ГРУНТІВ

Размягчаемостью грунтів називається здатність скельних грунтів знижувати міцність при взаємодії з водою без видимих ознак їх руйнування. Механізм розм'якшення, як і розмокання грунтів, полягає в ослабленні структурних зв'язків між частинками, зернами, кристалами в результаті проникнення в проміжки між ними молекул води і зниження при цьому поверхневої енергії. Оскільки скельні грунти мають високу початкову міцність, то при гідратації вони не втрачають повністю несучу здатність і не розмокають у воді.

Для характеристики размягчасмості використовується коефіцієнт размягчаемості в воді K SO f (д. Од.) - відношення границі міцності грунту на одновісний в водонасиченому (R cw ) і в повітряно-сухому стані (/? <-). Чим вище значення коефіцієнта размягчаемості (k SO f), який змінюється в межах від 0 до 1, тим менше розм'якшується є даний грунт. За ступенем размягчаемості в воді скельні грунти підрозділяють згідно табл. 2.2 [34].

Розглянуті грунти класифікуються також за властивостями скелетних фракцій:

  • грунти з водостійкою скелетної частиною (коефіцієнт размягчаемості вище 0,75), яка може бути представлена уламками вивержених і метаморфічних порід, що не змінюють свої властивості міцності при зволоженні, - граніт, базальт, діорит і ін. Велика частина невивітрілі вивержених і багато різниці метаморфических грунтів дуже слабо розм'якшуються у воді: їх коефіцієнт размягчаемості (k sof ) знаходиться в межах 0,95-1,0;
  • грунти з Неводостійка скелетної частиною (коефіцієнт размягчаемості нижче 0,75), що включає уламки легковиветріваюшіхся, розм'якшуються при зволоженні гірських порід. Особливо сильно розм'якшуються грунти, що містять значну кількість глинистих мінералів (мергелі, мергелістих вапняки, глинисті пісковики, глинисті сланці і ін.), А також карбонатні (вапняки, крейда тощо.) І крем'янисті грунти (опоки, діатоміти). Легко розм'якшуються грунти з легкорозчинні цементамі (піски з гіпсовим цементом і ін.) І водорозчинними солями. Наприклад, коефіцієнт размягчаемості глинистих пісковиків не перевищує 0,45, а у деяких вапняків він коливається від 0,15 до 0,5.

Размягчаемость грунтів залежить від їх мінерального складу, міцності структурних зв'язків між елементами, тріщинуватості, пористості і ін. Щоб зруйнувати зразок твердого грунту і отримати нову поверхню (по площині руйнування), необхідно подолати когезійні сили, які забезпечують її цілісність. Мри стисненні грунт спочатку зазнає об'ємне деформування (пружне і пластичне), а потім при зусиллі, відповідному його межі міцності, руйнується.

РАЗМИВАЄМОСТЬ ГРУНТІВ

Размиваємость грунтів називається їх здатність руйнуватися підлогу впливом води, що рухається, що впливає на ґрунтову товщу. Це властивість грунтів, поряд з динамікою водного впливу, визначає розмив грунтового масиву. Легка размиваємость служить причиною утворення і розвитку густий яру мережі (ерозія) і явищ, що викликаються механічної суфозія. Залежно від характеру і напряму водного впливу розрізняють (рис. 5.8):

  • • лобову (хвильову) размиваємость грунту, обумовлену фронтальним дією води на грунт;
  • • поверхневу размиваємость грунту, обумовлену дією текучих вод уздовж поверхні грунту (по дотичній);
  • • суфозійний размиваємость грунту, обумовлену виносом частинок грунту з масиву рухомим водним потоком.

Размиваємость грунтів

Мал. 5.8. Размиваємость грунтів: а - поверхнева; б - хвильова; в - суфозійний [50}

Хвильовий (лобовий) розмив грунтів відбувається при фронтальному дії води на ґрунтовий масив. Він широко поширений в зоні дії прибою по берегах морів, озер, водосховищ. У цьому випадку грунт піддається періодичному ударному дії енергії хвиль, можливого періодичному стиску повітря в порах, тріщинних порожнинах і впливу вакуумних явищ. Хвильовий розмив є руйнування структурних зв'язків грунту за рахунок удару хвилі і супроводжується тими ж супутніми процесами, що і площинний розмив, т. Е. Відривом частинок, подоланням їх зчеплення і їх подальшим винесенням від місця відриву.

Інтенсивність хвильового розмиву грунтів залежить від тих же внутрішніх факторів, що і поверхневий розмив, проте серед зовнішніх факторів на перше місце виступає енергія хвилі (£ в ), кут підходу хвилі (а ") до розмивної поверхні (площині) грунту [35].

Поверхневий розмив грунтів відбувається при дії текучих вод на схилах (площинна ерозія), а також уздовж постійних водотоків (бічна і донна ерозія). Для характеристики поверхневої размиваємость грунтів використовують такі показники [50]:

  • 1) розмиває (або критичну) швидкість водного потоку (v f / ), що представляє собою середню швидкість потоку, при якій починається відрив окремих частинок і волочіння їх по потоку;
  • 2) інтенсивність розмиву (/ р ) - відношення середньої товщини розмитого шару грунту (ДА) при даній швидкості розмиву до тривалості розмиву (Л /), т. Е.

3) інтенсивність змиву (/ з ), що характеризує втрату маси змиваються частинок грунту (Т) в одиницю часу з одиниці площі змиву і визначається відношенням:

де Δt - час розмиву; S - площа, на якій відбувається змив частинок.

Попередньо допускаються нерозмиваюча середні швидкості потоку для однорідних незв'язних грунтів при утриманні в них глинистих частинок менше 0,1 кг / м, що мають p s = 2,65 г / см 3 , можна приймати по табл. 5.6.

Поверхнева размиваємость грунтів залежить від великого числа взаємодіючих і взаємопов'язаних факторів, найголовнішими з яких є склад і характер структурних зв'язків в грунті. Размиваємость нерозчинних грунтів з жорсткими кристалізаційних зв'язками обумовлена, головним чином, їх тектонічної нарушенностью і дією процесів вивітрювання. Размиваємость розчинних у воді грунтів визначається міцністю структурних зв'язків іонного типу, які під впливом води розчиняються, сприяючи виносу слаборозчинні се частини. Щільні глини і суглинки, що не розмокають у воді, при тривалому впливі текучої води в зв'язку з їх слабкою літіфікаціей розмиваються. Розмокає зв'язні грунти розмиваються найбільш швидко, причому їх размиваємость багато в чому обумовлюється опором размоканию. Размиваємость зв'язкових грунтів • залежить від дисперсності, хіміко-мінеральних особливостей, пористості, пластичності, размокаемості, вологості, твердості, зчеплення і ряду інших характеристик. У загальному випадку, чим вище міцність структурних зв'язків і їх водостійкість, тим вище критична розмиває швидкість, а отже, менше размиваємость грунту. Размиваємость незв'язних грубообломочних і піщаних грунтів обумовлена в основному гідравлічною крупністю частинок (табл. 5.6).

Між размиваємость глинистих порід і їх размокаемостью існує чіткий зв'язок: в більшості випадків бистроразмокаемие грунти володіють і високою размиваємость. Опір їх розмиву дещо зростає зі збільшенням вмісту часток діаметром менше 0,05 і 0,001 мм. Размиваємость грунтів у великій мірі залежить від їх структурно-текстурних особливостей. Зокрема, опір глинистих ґрунтів розмиву зросте при зменшенні пористості. У шаруватих товщах размиваємость напластованию зазвичай в 1,2-1,5 рази нижче, ніж в напрямку, перпендикулярному до нього. Опір розмиву грунтів з порушеною структурою значно нижче в порівнянні з грунтами ненарушенного складання.

Таблиця 5.6

Допустимі пера омивають швидкості потоку однорідних незв'язних грунтів [106]

Середній розмір частинок грунту, мм

Допустимі неразмівающіе середні швидкості потоку, м / с, при глибині потоку, м

0.5

1

3

5

0,05

0.52

0,55

0,60

0,62

0,25

0,37

0,39

0,41

0,45

0.50

0.41

0.44

0,50

0,52

1,00

0,51

0,55

0,62

0,65

2,50

0,69

0,75

0,86

0,90

5.00

0.87

0,96

1.10

1,17

25,00

1,46

1,65

1,93

2,12

75.00

2.01

2,35

2.89

3.14

100.00

2.15

2,54

3.14

3,46

150,00

2,35

2,84

3,62

3,96

200.00

2.47

3.03

3.92

4.31

300.00

2.90

3,32

4.40

4,94

Суфозія грунту називають процес переміщення дрібних частинок грунту по порах, утвореним більш великими частками, під впливом фільтраційного потоку. Механізм суфозійного розмиву, який іноді називають також фільтраційної водопрочной грунтів, складається в гідромеханічних впливі на частки, ослабленні структурних зв'язків і винесенні окремих частинок грунту разом з фільтраційним потоком.

Термін механічна суфозія вводиться для того, щоб відрізнити цей процес від хімічної суффозии, коли фільтраційні води розчиняють хімічні сполуки грунту і тим самим виносять розчинні включення. Механічна суффозія проявляється у вигляді відриву і переміщення окремих частинок, агрегатів і цілих обсягів грунту всередині пір або тріщин як самого піддається суффозии грунту, так і прилеглого до нього іншого грунту, матеріалу зворотного фільтра, засипки і т. Д. Хімічна суфозія - це вилуговування фільтраційним потоком мінеральної основи грунту, в якій містяться розчинні речовини (гіпс, кальцит, галіт). Зворотний процес називається кольматація грунту - коли окремі більш дрібні частинки грунту, що рухаються в порах, зупиняються і відкладаються в якій-небудь області грунтового масиву, закупорюючи пори. Можлива також хімічна кольматація грунту, коли в результаті хімічної взаємодії води і грунту солі також закупорюють пори грунту.

Згідно [95] будь-яке порушення суфозійного стійкості грунту слід розглядати як порушення місцевої фільтраційної міцності підстави споруди, критерієм забезпечення якої є умова

(5.8)

де i es i - місцевий градієнт напору в даній області основи, що визначається відомими методами (наприклад, шляхом моделювання фільтрації в цій області); icr - місцевий критичний градієнт напору, який визначається за розрахунковими залежностями або шляхом випробувань грунту на суфозійний стійкість; у "- коефіцієнт надійності за ступенем відповідальності споруди, що дорівнює 1,25; 1.20; 1,15 і 1,10 відповідно для споруд I, II, III, IV класів.

Критеріями забезпечення місцевої фільтраційної міцності скельного грунту є умова (5.8) і умова

(5.9)

де v. і v wr m - швидкість фільтрації в скельному масиві і середня швидкість течії води

в градини цього масиву; н, - тріщини пустотность скельного масиву; v cr j - критична щодо суффозии швидкість течії води в тріщинах [95].

Попередньо дати прогноз можливості розвитку суфозійного процесу можна за показниками фізичних властивостей і складу грунту. Як правило, стійкість ґрунту до внутрішньої об'ємної суффозии визначається ступенем заповнення мелкоземом пір його скелета. Згідно з дослідженнями В.С. Істоміної, явища суфозійного руйнування спостерігаються в пісках з коефіцієнтом неоднорідності з і більше 15 ... 20, при значеннях з і до 10 ... 15 суфозійний руйнування спостерігається при градієнтах більше 0,8 ... 1,0, в той же час винесення дрібних частинок спостерігається при менших градієнтах. У табл. 5.7 наведено мінімальне (за даними ВНДІ ВОДГПО) зміст дрібнозернистої фракції (d <1 мм), при якій забезпечується суцільність заповнення пір скелета, що має пухку структуру (п = 0,45). Ці дані слід розглядати як орієнтовні при попередній оцінці суффозіонних властивостей грунту.

Таблиця 5.7

Характеристики стійкого до суффозии грунту

Мелкоземний

заповнювач

індекс

пластичності / "

Розрахункова щільність, р. г / см '

Вологість мелкозема. w M

Мінімальний вміст мелкозема, д. Сд.

супісок

0.04

1,60

0,15

0,32

суглинок

0,09

1.59

0,165

0,30

глина

0,25

1,26

0,31

0,24

Оптимальна вологість, при якій забезпечується досить хороша уплотняемость грунту, визначається за формулою

де w e = 0,02-0,03 - вологість, що забезпечує змочування частинок скелета.

 
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