Связные грунты

Характерные особенности дисперсных грунтов

Дисперсные грунты состоят из отдельных обломков (час­тиц) различной крупности, слабо связанных друг с другом. Их образование связано с выветриванием скальных грунтов и по­следующим переотложением продуктов выветривания водным, ветровым или другими способами. Более 80% всей осадочной оболочки земной коры сложено дисперсными грунтами.

Для дисперсных грунтов характерны нежесткие механичес­кие и водно-коллоидные структурные связи. К грунтам этого типа относят рыхлые осадочные обломочные породы, которые подразделяют на связные и несвязные.

По сравнению со скальными и полускальными грунтами дис­персные грунты, особенно связные, отличаются значительно мень­шей прочностью и большей деформируемостью. Для них характер­на резкая изменчивость физического состояния и свойств, многооб­разие текстурно-структурных особенностей, высокая пористость, слабые структурные связи и весьма различная водопроницаемость от высокой и очень высокой для несвязных грунтов (песков и галеч­ников) до очень незначительной (связные грунты).

Условия строительства различных сооружений на дисперсных грунтах часто сопряжены с большими трудностями. Наибольшие осложнения при строительстве обычно связаны с так называемыми специфическими грунтами, т. е. грунтами особого состава, состоя­ния и свойств (лессовыми просадочными, набухающими, элювиаль­ными и др.). Подробно они рассматриваются в гл. 23.

Указанные выше особенности дисперсных грунтов, особенно связных (глинистые грунты и др.), требуют всестороннего инженер­но-геологического изучения их при проектировании и строительстве различных сооружений.

К этой группе дисперсных грунтов относят глинистые, а также органоминеральные и органические грунты, которые подробно бу­дут рассмотрены в главе 23, § 4.

Глинистые грунты (супеси, суглинки и глины) в строительной практике наиболее часто служат основаниями и вместилищами са­мых разнообразных сооружений. Очень широко они используются и как естественные строительные материалы.

Для глинистых грунтов характерно залегание в виде отдельных слоев, а также прослоев и линз. Мощность их весьма разнообразна — от долей метра до многих сотен метров. В составе глин преобла­дают глинистые минералы (до 95%) — гидрослюда, каолинит, монтмориллонит и др., в качестве примесей содержатся кварц, полевые шпаты, слюды и другие минералы. В супесях преобладают уже так называемые кластогенные минералы (кварц, полевые шпаты и др.). Суглинки по минеральному составу занимают промежуточное по­ложение между глинами и супесями.

Глинистые грунты характеризуются не только физическими и механическими свойствами, рассмотренными нами выше, но и специфическими свойствами, присущими обычно только этой группе дисперсных грунтов: пластичностью, консистенцией, лип костью, размокаемостью, коррозионностью, набуханием, усадкой и др.

Пластичностью называют способность глинистого грунта под воз­действием внешних механических усилий изменять свою внешнюю форму без разрушения и разрыва и сохранять приданную ему форму после устранения действия внешней силы.

Характерные влажности, которые ограничивают интервал про­явления пластичных свойств, называют границами (пределами) пла­стичности. Под границей текучести W_L понимается влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее, а под границей раскатывания W_p — влажность при переходе глинистого грунта из пластичного состояния в полутвердое или твердое.

Разность между W_L и W_p называется числом пластичности I_p, т. е.

I_p= W_L - W_p

Консистенция глинистых грунтов. В зависимости от влажности глинистые грунты имеют различное физическое состояние или консистенцию — текучую, пластичную и твердую. Если природная влажность грунта меньше границы раскатывания, грунт находится в твердом состоянии, т. е. W < W_p. При значениях W_р W W_L для грунта характерно пластичное состояние, а при WW_L - теку­чее. Для характеристики консистенции глинистого грунта в строительных целях используют показатель текучести (консистенции) I_L:

Показатель текучести I_L может быть как отрицательным (твер­дые грунты), так и положительным, в том числе и более 1 (текучие грунты).

Липкость способность глинистых грунтов при определенном содержании воды прилипать к поверхности различных предметов. Это свойство наиболее характерно для влажных глинистых, лессо­вых, торфяных и других дисперсных грунтов. Максимальное значение липкости для глинистых грунтов в зависимости от их химико-минерального со­става, дисперсности, влажности и других факторов изменяется от 0,002 до 0,55 МПа. Значение липкости учитывают в дорожном стро­ительстве при анализе работы дорожных машин, а также при вы­полнении вскрышных работ на карьерах и т. д. Для снижения липкости глинистых грунтов, например при устройстве грунтовых до­рог, в них добавляют песок.

Размокаемостью называют способность грунтов при погружении в спокойную воду терять связность и превращаться в рыхлую массу с частичной или полной потерей прочности. Подавляющее большинство глинистых грунтов относится к категории размокаемых в той или иной степени. Размокать могут и скальные грунты, например, песчаники с глинистым и растворимым цементом.

Показателями размокаемости грунтов являются: 1) время размокания; 2) характер размокания, который оценивается визуально, и 3) конечная влажность размокания образца.

В строительной практике размокаемость изучается для оцен­ки состояния грунтов при вскрытии их котлованами и выемками, oткосы и дно которых могут подвергаться воздействию воды.

В отличие от размокаемости другое характерное свойство дис­персных грунтов — размываемость — проявляется только при дли­тельном воздействии текучей воды на грунтовую толщу.

Коррозионные свойства дисперсных грунтов проявляются при взаимодействии подземных металлических конструкций (стальных трубопроводов и др.) с жидкой компонентой грунта, т. е. с электро­литом. Процесс разрушения материалов вследствие этого взаимо­действия получил название коррозии.

Качественно коррозионная активность грунтов характеризуется тем сроком, по истечении которого в металлической конструкции появляется первая каверна (сквозной питтинг).

Наибольшей коррозионной активностью к металлическим конст­рукциям обладают торфяные, засоленные и болотные грунты, а также глинистые с влажностью в интервале 10—25%, при высоких значениях кислотности (рН 2—3) и щелочности (рН 11—14), насыщенные кисло­родом, сероводородом и с высоким содержанием хлоридов.

Помимо грунтовой (почвенной) коррозии различают также био­коррозию, связанную с воздействием на металл находящихся в грунте микроорганизмов (сульфатвосстанавливающие тионовые, желези­стые и другие бактерии).

Потери от коррозии приносят огромный ущерб. Ежегодно более 5% за­ложенного в грунты металла выходит из строя. Основными способами за­щиты подземных металлических конструкций от коррозии являются проти­вокоррозионные изолирующие покрытия (битумные, цементные, поливинилхлоридные, а также полиэтиленовые ленты и др.).

Дата добавления: 2014-01-04