Гранулометрический состав, плотность, плотность частиц и пористость нескальных грунтов.

1) Гранулометрический состав – количественное содержание фракций(обломков минералов и пород близкие по размеру и сходные по свойствам).Особенности – наличие многочисленного количества минералов и химических соединений + органические остатки,

2) гранулометрический состав или разделение грунта по фракциям, те близким по размерам и св-вам частиц.(> 200мм- валуны,40-200 щебень, галька2-40 гравий, дресва, 0,05-2 пески, 0,005-0,05 пыль, и менее 0,005 глина)

3) пористость-суммарный объем всех пор (пустот) в единице объема: n= V_пор/Vобщ. Коэффициент пористости- объемное соотношение пустот и твердой фазы e= V_пор/Vs, где V_пор –объем пор, где V_s-обьем тверд частиц.

4) плотность и плотности частиц грунтов_.

С пористостью тесно связаны плотность грунта (р), под которой понимается масса единицы объема грунта, плотность сухого грунта (р_d), характеризующие отношение массы грунта за вычетом массы воды и льда в его порах к его первоначальному объему и плотность частиц грунта (р_s), определяемая как масса единицы объема твердых частиц грунта.

; ρ_s=m_т.г/V_т.г , где m_т.г- масса твердых частиц грунта, V_т.г – объем твердых частиц грунта; _d= , где w-влажность грунта.

 

 

Виды воды в грунтах

Вода в грунтах может находиться в трех агрегатных состояниях: парообразном, жидком и твердом.

В настоящее время различают следующие виды воды в грунтах: химически связанную, парообразную, твердую.и жидкую, которая в свою очередь в зависимости от степени связности воды с поверх­ностью частиц породы разделяется на гигроскопическую, пленоч­ную, капиллярную и гравитационную.

Химически связанная вода входит в состав минералов, например, гипс — Са₅О₄*2Н₂О. Удалить такую воду можно лишь воздействием на минерал высокой темпе­ратуры и давления.

Парообразная вода находится в воздухе, который заполняет по­ры породы. Количество этой воды незначительно, приблизительно около 0,001% (от веса грунта). Пар в зависимости от перепада температур и давления в течение суток и по сезонам года активно перемещается в парах грунтов. В одних случаях это приводит к появлению жидкой воды, в других — к формированию линз и мик­ропрослоек льда. Последнее наиболее свойственно глинистым обра­зованиям.

Твердая вода (лед) в грунтах, имеющих отрицательную темпе­ратуру, присутствует в виде прослоек, линз и отдельных кристал­лов, находящихся между минеральными частицами или агрегата­ми. Роль твердой воды велика, так как лед цементирует рыхлые и глинистые породы, повышает их прочность. С другой стороны от­таивание льда снижает прочность породы.

Гигроскопическая, пленочная, капиллярная и гравитационная формы воды редко наблюдаются обособленно друг от друга. Обыч­но они в грунтах находятся одновременно. Границы между ними имеют условный, относительный характер. В природной обстановке постоянно наблюдается переход одной формы воды в другую. Это происходит под действием природных факторов (температура воз­духа, осадки и т. д.) и в результате производственной деятельности человека (осушение, увлажнение и др.).

Гигроскопическую и пленочную воду относят к физически свя­занной, так как она удерживается в пороге силами непосредствен­ного взаимодействия молекул воды с поверхностью минеральных частиц и сорбированными этой поверхностью ионами. Капиллярную и гравитационную воду считают свободной, так как ее перемещение в основном определяется силой тяжести.

Гигроскопическая вода по своим свойствам отличается от сво­бодной воды: уд. вес 1,5, пониженная растворяющая способность, замерзает при температуре ниже нуля и т. д. В какой-то мере эта вода обладает свойствами твердого тела.

Пленочная вода так же как и гигроскопическая удерживается молекулярными силами, обволакивая минеральные частицы тончай­шими пленками.

Пленочная вода активно передвигается от более толстых пленок к более тонким, в направлении более низких температур и падения электронапряжения. Эта вода замерзает при —3 —4° С, проникает в пространство между ча­стицами и оказывает на них расклинивающее дей­ствие. С пленочной водой связаны многие важные свойства глинистых по­род: набухание, усадка, пластичность, способность к уплотнению и т. д.

Капиллярная вода. По­ры грунта подобны капил­лярным трубкам. Вода поднимается по. ним под влиянием капиллярных (менисковых) сил. Высо­та подъема зависит от диаметра трубок или, ина­че говоря, от диаметра пор грунта. В песчаных грунтах, вследствие больших размеров пор, высота подъема воды незначительна (0,3— 0,6 м); в суглинках она достигает 1,2—1,6 м и <в глинах—3—4 м. Поднятию воды противодействует сила тяжести.

Капиллярная вода, располагаясь над грунтовой водой или вер­ховодкой, которые являются ее источником питания (рис. 56), соз­дает капиллярную зону (п_х]. В этой зоне вода оказывает капил­лярное давление Л«ш = ^кУв> где у_в — объемный вес воды.

Это давление существенно сказывается на повышении связности рыхлых грунтов, например, песков и является незначительным в сравнении с силами молекулярного взаимодействия между части­цами в глинистых грунтах.

Капиллярная вода передвигается под действием разности тем­ператур. Она растворяет и переносит соли. С этим видом воды свя­зано засоление почв, снижение несущей способности грунтов осно­ваний, появление сырости в подвалах зданий, если фундаменты не имеют должной гидроизоляции и т. д.

Гравитационная вода заполняет поры грунта и передвигается под влиянием силы тяжести, т. е. под влиянием разности напоров. Эта вода порождает гидродинамическое давление, служит целям водоснабжения, создает затруднения при производстве строитель­.