Характеристика грунтов. Классификация. Физико-механические свойства грунтов.
Содержание
1. Характеристика грунтов
. Влияние состава, структуры, текстуры и состояния грунтов на их свойства
. Инженерно-геологическая классификация грунтов
. Механические свойства грунтов
. Задача
Литература
Характеристика грунтов
а) Крупнообломочные и песчаные грунты характеризуются хорошей водопроницаемостью, отсутствием капиллярности. Применяют как дренирующий материал, как заполнитель в бетоне. Не обладают связностью и не набухают. Усадка, пластичность и липкость отсутствуют. Имеют высокий Кб, поэтому, если оросительные каналы проходят в таких грунтах, обязательно предусматривают противофильтрационные устройства. Применяют гравийно-песчаную подготовку при устройстве ж/б сооружений.
б)Песчаные пылеватые грунты в сухом состоянии также не связны. При увлажнении переходят в плывунное состояние. Как дренирующий материал мало пригодны.
в)Супесчаные легкие грунты характеризуются относительно благоприятными свойствами при использовании в качестве материла проезжей части грунтовых дорог и в основании дорожных покрытий. Они не пластичны или мало пластичны. В сухом состоянии обладают достаточной связностью; пылеобразование не значительно, быстро просыхают, не набухают и не обладают липкостью. Эти грунты устойчивы в сухом и во влажном состоянии, т.к. сочетают положительные стороны песчаных (большое внутреннее трение и хорошую водопроницаемость) и глинистых (связность в сухом состоянии) частиц.
г)Супесчаные пылеватые грунты характеризуются преобладанием пылеватых частиц. В сухом состоянии мало связны, сильно пылят. Довольно быстро и на большую высоту поднимают воду капилляром (до 3 м), что в ряде случаев способствует образованию пучин на дорогах. Обладают малой пластичностью и плохой водопроницаемостью. В дорожном отношении весьма не благоприятны.
д)Суглинистые. Отличаются связностью и незначительной водопроницаемостью. Для них характерны пластичность, липкость, набухание, влагоемкость и капиллярность. Тяжелосуглинистые трудно поддаются разработке. Медленно просыхают после увлажнения. е)Глины. Характеризуются большой плотностью и связностью. Практически водопроницаемы и трудно поддаются разработке. Обладают большой пластичностью, липкостью и набуханием. Капиллярные свойства выражены в меньшей степени, чем в суглинистых и пылеватых грунтах. Недостаточно устойчивы под нагрузкой. При насыщении водой она ее удерживает длительное время.
Гранулометрический состав грунтов является хотя и очень важным, но не единственным признаком по которому можно судить об устойчивости грунтов под сооружениями или о применении ее как стройматериала. Для более полной и правильной оценки свойств грунтов необходимо учитывать их генезис, минералогический и химический состав, физическое состояние и другие особенности.
грунт песчаный геологический механический
Влияние состава, структуры, текстуры и состояния грунтов на их свойства
При визуальном осмотре, а особенно при разработке грунтов очень часто можно обнаружить, что они распадаются на разные по форме и величине отдельности, называемые структурными агрегатами. Понятие о структуре и структурных связях существенно дополняет представление о грунтах, как дисперсных системах.
Под термином «структура грунта» Е.М. Сергеев предлагает понимать размер, форму, характер поверхности, количественное соотношение слагающих грунт элементов (отдельных частиц и агрегатов цемента). Пространственное расположение элементов, слагающих грунт, независимо от их размера принято называть текстурой грунта.
Применительно к грунта в понятие «структура» включен еще и такой фактор, определяющий свойства грунтов, как способ взаимосвязи элементов, слагающих грунт, или так называемые структурные связи.
По современным представлениям структурные связи в грунтах имеют преимущественно электрическую природу. Они формируются в течение всего периода образования грунта и последующего периода его существования в земной коре. Те связи, которые формируются при формировании самого грунта, называются первичными. В магматических породах они возникают в результате остывания магмы, в метаморфических - перекристаллизации исходных пород, в осадочных - в результате процессов диагенеза осадков.
По прочности структурные связи могут быть самыми различными: от очень прочных, соизмеримых по прочности с ионными и ковалентными связями (в минералах), до очень слабых, существование которых почти не влияет на свойства грунтов.
В магматических, большей части метаморфических и части осадочных горных пород имеет место химическая связь. Она является наиболее прочным типом структурной связи. В основе ее лежат электрические силы взаимодействия между атомами. Химические структурные связи могу быть кристаллизационными и твердыми аморфными. Кристаллизационные связи являются наиболее прочными. Грунты с химическими структурными связями отличаются высокой прочностью, слабой сжимаемостью и упругостью в определенном диапазоне нагрузок. При больших определенных для каждого грунта нагрузках грунты разрушаются и химические связи в них не восстанавливаются.
В грунтах тонкодисперсных осадочного происхождения (глинистых и пылеватых) проявляется молекулярная и молекулярно-ионно- электростатическая связь. Молекулярная связь существует между твердыми телами, молекулами атомами и ионами, т.е. является универсальной. Она значительно слабее химической, но проявляется при значительно большем расстоянии между частицами. Количество молекулярных взаимодействий возрастает с увеличением в грунте отдельных поверхностей, т.е. степени дисперсности. Лучше всего молекулярная связь проявляется в высушенных глинистых грунтах. При увлажнении глинистых грунтов вокруг частиц и между частицами образуется гидратная оболочка и диффузный слой ионов. Вследствие этого между дисперсными частицами проявляются с одной стороны, молекулярные силы притяжения, а с другой - ионно- электростатические силы отталкивания. Результирующая этих сил и будет определять прочность структурных связей в дисперсных грунтах. Такие структурные связи называют молекулярно-ионно-статическими, или водноколлоидные. Водноколлоидные связи характерны для глинистых грунтов. Прочность этих связей уменьшается с увеличением влажности грунта. Водноколлоидные связи менее прочные в сравнении с кристаллизационными и твердыми аморфными.
В одних и тех же грунтах может быть один тип связей, а может быть два и более (смешанные связи). Разделение грунтов по структурным связям не всегда можно четко провести: ряд грунтов, имея смешанный состав, обладают и некоторыми промежуточными свойствами. Например, такие породы как суглинки, лесс и др. имеют смешанные связи.
Прочность связей в одних грунтах во всех направлениях одинакова (изотропные грунты), а в других она изменяется по отдельным направлениям (анизотропные грунты).
Структура грунтов кристаллизационными связями при одинаковом минеральном составе определяет степень устойчивости их при выветривании; мелкокристаллические грунты разрушаются в меньшей степени, чем крупнокристаллические. Осадочные крупнообломочные грунты на сжатие более прочны, чем мелкозернистые.
Применительно к пылеватым (лессы) и глинистым грунтам в грунтоведении структура породы делится на макро-, мезо- и микроструктуру. Макроструктур характеризует особенности структуры грунта по структурным элементам, видимым невооруженным глазом (зернам, чешуйкам). Размер структурных элементов может изменяться от метра и более до долей сантиметра. Мезоструктура определяется структурными элементами от нескольких мм до тысячных его долей. Она может изучаться или с помощью лупы или под микроскопом с увеличением до 500 - 600 раз. Микроструктура характеризуется элементарными частицами размером менее 1-5 микронов. Поэтому она изучается с помощью электронного микроскопа при увеличении в несколько тысяч раз.
Текстура грунтов характеризует пространственное расположение элементов-частиц, кристаллов, цемента, и плотность их сложения. Текстура грунтов оказывает большое влияние на их свойства. Наиболее прочные грунты обычно имеют плотную массивную текстуру (большая часть магматических горных пород, некоторые метаморфические и осадочные горные породы). Пористые грунты обычно наименее прочны.