Грунти як дисперсні системи
Грунти як дисперсні системи. Види води в грунтах. Структура і текстура грунтів.
Дисперсні системи - це системи, що складаються з двох або більше речовин, розподілених один в одному. Грунти, що складаються з подрібнених частинок мінералів, можуть являти собою двофазну систему типу тверді частинки + вода, тверді частинки + повітря або трифазну систему типу тверді частинки + вода + повітря.
Колоїди - це не речовини, а стан речовин за ступенем роздрібнити-лінощів. До колоїдам ми відносимо глинисті частинки розміром менше 0,1 мкм, які мають низку специфічних властивостей.
Ступінь дисперсності ґрунтів залежить від умов утворення їх мі-нералогіческого складу. Чим тонше подрібнене речовина, тим вище його сумарна поверхню, а отже, тим значніше розвинені явища взаємодії на поверхнях розділу твердої, рідкої і газоподібної фаз.
Властивості, що додаються грунтам колоїдами, використовуються в строї-них цілях. Спо-можності до обмінного поглинання може знизити набухаемость грунтів, їх водоутримуючу здатність. У грунтах завжди міститься певна кількість води, цілком або частково заповнює тріщини і пори між частинками.
Стан вологи в грунті може бути твердим (лід), рідким (вода) і газоподібним (пар). Вся волога, в будь-якому стані, знаходиться в постійному фізичному та хімічному взаємодії з частинками грунту.
При температурі вище 0 ° С в фунтах можна розрізняти такі ви-ди води:
Кристаллизационная, або хімічно зв'язана, вода входить до складу кристалічних решіток мінералів. Вона може бути видалена при Прокаєв-вання і, по суті, являє собою складову частину речовини, сла-гающих частки грунту.
Водяна пара заповнює порожнечі грунту, вільні від води; він пере-міщан з областей з підвищеним тиском в області з низьким тиском; конденсуючись, сприяє поповненню грунтових вод.
Гігроскопічна вода притягається частинками грунту з повітря і конденсується на їх поверхні. Гігроскопічна вода може переміщатися в грунті, переходячи в паро-образне стан, і може бути видалена лише висушуванням.
Плівкова вода утримується на поверхні ґрунтових частинок сила-ми молекулярного тяжіння. Вологість грунту, відповідна максимальної товщині молекулярних плівок води, називається максимальною мо-лекулярной влагоемкостью. Плівкова вода може бути видалена з грунту шляхом випаровування.
Капілярна вода піднімається в грунті за вільними канальцям, об-утворених взаімосообщающіміся порами або утримується в них в під-вешенном стані.
Гравітаційна вода не схильна до дії молекулярних і мени-Сковен сил і повністю підпорядковується законам гідростатики і гідродінамі-ки. Підкоряючись дії сил тяжкості, вона вільно рухається в грунті від більшого напору до меншого і поповнює грунтову воду.
Структура природних грунтів характеризується формою, величиною і взаємним розташуванням окремих мінеральних часток.
Структура грунтів формується в процесі відкладення або освітньої-ня мінеральних часток і в процесі їх подальшого існування.
Основні типи структурного фунта представлені на рис. 1.2.
Мал. 1.2. Основні типи структур грунту: а - зерниста; б - чарункова (губчаста); в - хлоп-видна; г - сітчаста; 1 - мікропори; 2 - макропори
Взаиморасположение структурних агрегатів в масиві грунтів обу-словлівает текстуру грунтів. На текстуру також впливають умови освітньої-ня і існування донних відкладень, наприклад періодичність осажен-дення частинок грунту в воді і наступні зміни величини і направле-ня діючих на породу сил.
Розрізняють такі основні текстури грунтів:
- сипуча, властива пісках еолового походження, елювіаль-ним уламкових утворень;
- шарувата, характерна для грунтів водного походження, напри-заходів, озерно-льодовикових відкладень, річкових і морських пісків, Сланцеватая порід (які зазнали метаморфизму);
- шарувата, притаманна льодовиковим відкладенням, Лессі;
- злита, притаманна давнім морських відкладеннях.
Основні закономірності механіки грунтів. Залежність між зовнішнім тиском і зміною коефіцієнта пористості.
Загальні положення про деформації в грунті. Модуль деформації грунтів. Визначення модуля деформації грунту.
Здатність грунту зменшуватися в об'ємі під впливом ущільнюючих навантажень називають сжимаемостью, осадкою або деформацією. За фізичною будовою грунт складається з окремих частинок різної крупності і мінерального складу (скелет грунту) і пор, заповнених рідиною (вода) і газом (повітря). При виникненні напружень стиску зміна обсягів відбувається за рахунок зменшення обсягів, розташованих усередині ґрунту пір, заповнених водою. Таким чином, стисливість залежить від багатьох факторів, основними з яких є фізичний склад, вид структурних зв'язків частинок і величина навантаження.
За характером усадки поділяють пружні і пластичні деформації. Пружні деформації виникають в результаті навантажень, які перевищують структурну міцність грунтів, тобто не руйнує структурні зв'язки між частинками і характеризуються здатністю грунту повертатися в початковий стан після зняття навантажень. Пластичні деформації руйнують скелет грунту, порушуючи зв'язку і переміщаючи частинки відносно один одного. При цьому об'ємні пластичні деформації ущільнюють грунт за рахунок зміни обсягу внутрішніх пір, а зсувні пластичні деформації - за рахунок зміни його початкової форми і аж до руйнування. При розрахунках стисливості грунту основні деформаційні характеристики визначають в лабораторних умовах згідно з коефіцієнтом відносної стисливості, коефіцієнту бокового тиску і коефіцієнта поперечного розширення.
Граничним опором зсуву називається здатність грунту протистояти переміщенню частин грунту щодо один одного під впливом дотичних і прямих напруг. Цей показник характеризується властивостями міцності грунтів і використовується в розрахунках основ будівель і споруд. Здатність грунту сприймати навантаження не руйнуючись, називають міцністю. У піщаних і великоуламкових незв'язних грунтах опір досягається в основному за рахунок сили тертя окремих частинок, такі грунти називають сипучими. Глинисті грунти володіють більш високим опором до зрушення, тому що поряд з силою тертя зрушення протистоять сили зчеплення. У будівництві цей показник важливий при розрахунку основ фундаментів і виготовленні земляних споруд всередині.
Опір глинистих ґрунтів зрушенню t визначається рівнянням Кулона:
Для піщаних грунтів, через відсутність сил зчеплення, опір зрушенню набуває вигляду:
Загальні положення теорії ПНС. Фази напруженого стану,
Грунти як дисперсні системи. Види води в грунтах. Структура і текстура грунтів.
Дисперсні системи - це системи, що складаються з двох або більше речовин, розподілених один в одному. Грунти, що складаються з подрібнених частинок мінералів, можуть являти собою двофазну систему типу тверді частинки + вода, тверді частинки + повітря або трифазну систему типу тверді частинки + вода + повітря.
Колоїди - це не речовини, а стан речовин за ступенем роздрібнити-лінощів. До колоїдам ми відносимо глинисті частинки розміром менше 0,1 мкм, які мають низку специфічних властивостей.
Ступінь дисперсності ґрунтів залежить від умов утворення їх мі-нералогіческого складу. Чим тонше подрібнене речовина, тим вище його сумарна поверхню, а отже, тим значніше розвинені явища взаємодії на поверхнях розділу твердої, рідкої і газоподібної фаз.
Властивості, що додаються грунтам колоїдами, використовуються в строї-них цілях. Спо-можності до обмінного поглинання може знизити набухаемость грунтів, їх водоутримуючу здатність. У грунтах завжди міститься певна кількість води, цілком або частково заповнює тріщини і пори між частинками.
Стан вологи в грунті може бути твердим (лід), рідким (вода) і газоподібним (пар). Вся волога, в будь-якому стані, знаходиться в постійному фізичному та хімічному взаємодії з частинками грунту.
При температурі вище 0 ° С в фунтах можна розрізняти такі ви-ди води:
Кристаллизационная, або хімічно зв'язана, вода входить до складу кристалічних решіток мінералів. Вона може бути видалена при Прокаєв-вання і, по суті, являє собою складову частину речовини, сла-гающих частки грунту.
Водяна пара заповнює порожнечі грунту, вільні від води; він пере-міщан з областей з підвищеним тиском в області з низьким тиском; конденсуючись, сприяє поповненню грунтових вод.
Гігроскопічна вода притягається частинками грунту з повітря і конденсується на їх поверхні. Гігроскопічна вода може переміщатися в грунті, переходячи в паро-образне стан, і може бути видалена лише висушуванням.
Плівкова вода утримується на поверхні ґрунтових частинок сила-ми молекулярного тяжіння. Вологість грунту, відповідна максимальної товщині молекулярних плівок води, називається максимальною мо-лекулярной влагоемкостью. Плівкова вода може бути видалена з грунту шляхом випаровування.
Капілярна вода піднімається в грунті за вільними канальцям, об-утворених взаімосообщающіміся порами або утримується в них в під-вешенном стані.
Гравітаційна вода не схильна до дії молекулярних і мени-Сковен сил і повністю підпорядковується законам гідростатики і гідродінамі-ки. Підкоряючись дії сил тяжкості, вона вільно рухається в грунті від більшого напору до меншого і поповнює грунтову воду.
Структура природних грунтів характеризується формою, величиною і взаємним розташуванням окремих мінеральних часток.
Структура грунтів формується в процесі відкладення або освітньої-ня мінеральних часток і в процесі їх подальшого існування.
Основні типи структурного фунта представлені на рис. 1.2.
Мал. 1.2. Основні типи структур грунту: а - зерниста; б - чарункова (губчаста); в - хлоп-видна; г - сітчаста; 1 - мікропори; 2 - макропори
Взаиморасположение структурних агрегатів в масиві грунтів обу-словлівает текстуру грунтів. На текстуру також впливають умови освітньої-ня і існування донних відкладень, наприклад періодичність осажен-дення частинок грунту в воді і наступні зміни величини і направле-ня діючих на породу сил.
Розрізняють такі основні текстури грунтів:
- сипуча, властива пісках еолового походження, елювіаль-ним уламкових утворень;
- шарувата, характерна для грунтів водного походження, напри-заходів, озерно-льодовикових відкладень, річкових і морських пісків, Сланцеватая порід (які зазнали метаморфизму);
- шарувата, притаманна льодовиковим відкладенням, Лессі;
- злита, притаманна давнім морських відкладеннях.