19) Что такое водопроницаемость грунтов и каким показателем она характеризуется у нескальных грунтов?

Водопроницаемостью грунтов называют способность их пропускать сквозь себя воду. Численно водопроницаемость характеризуется так называемым коэффициентом фильтрации k . Коэффициент фильтрации представляет собой скорость фильтрации при напорном градиенте, равном единице: Выражают коэффициент фильтрации обычно в см/сек или чаще в м/сутки.

Коэффициент фильтрации используется при подсчете запасов подземных вод, определении притока воды в строительные котлованы и горные выработки, при расчете утечек воды из водохранилищ, проектировании дренажных сооружений и фильтров, а также при ряде других расчетов.

Для движения воды в грунтах необходим некоторый градиент напора, который может быть вызван различными физическими причинами. Например, расположением точек грунта от нулевого уровня; расположением различных сооружений – внешнее давление.

Д вижение воды в порах грунта происходит по ламинарному закону и скорость тем ольше, чем больше гидравлический градиент

Расход воды в единицу времени через единицу площади поперечного сечения грунта или же скорость фильтрации прямо пропорциональны гидравлическому градиенту.

Закон фильтрации:

20) Особенности движения воды в песчаных и глинистых грунтах.

Движение воды в глинистых грунтах, в отличие от песчаных (рисунок), начинается лишь при достижении некоторого градиента напора i0, преодолевающего внутреннее сопротивление движения воды.

Т аким образом, в глинистых грунтах, особенно в плотных, при относительно небольших значениях градиента напора фильтрация может не возникать. Увеличение градиента напора приведет к постепенному, очень медленному развитию фильтрации. Наконец, при некоторых значениях гидравлического градиента устанавливается постоянный режим.

Напорный градиент, до достижения которого фильтрация в грунте не наблюдается, называется начальным градиентом (i0).

Величина начального градиента для глин зависит от их плотности, химико-минералогического состава грунта, поровой воды и температуры. Большинство исследователей в качестве основной причины наличия Iнач в глинах считают образование пленок связанной воды вокруг частиц грунта, в результате чего уменьшается эффективный диаметр пор.

21. Как подсчитывается удельный вес грунта, взвешенного в воде?

В расчётах применяется хар-ка – удельный вес грунта ɣ=pg [кН/м³ ]

Уд. Вес частиц ɣ_s=p_sg

Уд. Вес сухого гр ɣ_d=p_dg

Если грунт находится ниже уровня грунтовых вод и представляет грунтовую массу, то его частицы испытывают взвешивающее действие воды.

Уд вес грунта с учётом взвешенного действия воды: ɣ_sw =

22. Природа связности гинистых грунтов

Под структурой грунта понимают взаимное расположение различных по крупности и форме минеральных частиц и агрегатов и характер связей между ними, обусловленных всей предысторией грунта.

Связные грунты отличаются от несвязных (сыпучих) грунтов способностью воспринимать хотя бы небольшие растягивающие напряжения и сохранять без обрушения вертикальные откосы.

Связность грунтов объясняется: молекулярными силами взаимодействия между частицами, а также частицами и ионами в поровой воде (водно-коллоидные структурные связи); цементационными и кристаллическими связями, соединяющими частицы грунта; капиллярными силами (давлением) в грунте.

При сближении глинистых частиц, когда расстояние между ними станет равным двойной толщине диффузного слоя (см. рис. 1.3), достаточно ярко проявляется сопротивление дальнейшему их сближению вследствие наличия сил отталкивания между одноименно заряженными диффузными слоями. Однако, если преодолеть это сопротивление, то при дальнейшем сближении этих частиц, когда толщина зазора между ними мала и не превышает 1...2 десятков молекул воды, проявляются силы молекулярного взаимодействия (силы притяжения — силы Ван-дер-Ваальса) непосредственно между твердыми частицами.

Таким образом, при сближении мельчайших частиц одновременно действуют силы отталкивания и притяжения, поэтому связность грунта создается в результате преодоления молекулярными силами сил отталкивания диффузных слоев. Естественно, что чем ближе друг к другу частицы и меньше разделяющая их пленка связанной воды, т. е. чем плотнее грунт, тем прочнее молекулярные структурные связи. В результате глинистые коллоидные частицы, обволакивая более крупные частицы и «склеиваясь» между собой и с крупными частицами под действием молекулярных сил, создают сложную структуру глинистых грунтов. Важной особенностью таких водно-коллоидных структурных связей является то, что после их нарушения они при сближении частиц полностью восстанавливаются.

Со временем за длительный период образования и существования грунта в контактах между частицами в результате кристаллизационных процессов образуются цементационные связи. Ими могут быть менее прочные и водостойкие связи, образуемые, например, гипсом, кальцитом, и более прочные и водостойкие, такие, как оксиды железа, кремния и др

Важнейшей особенностью цементационных связей является то, что при достаточном взаимном смещении частиц и разрушении цементационных связей они не восстанавливаются, а если частично и восстанавливаются, то в течение очень длительного времени. Поэтому грунты нарушенной структуры (например, уложенные в тело плотины) при одинаковой плотности с природными грунтами ненарушенной структуры (в карьере) обладают меньшей связностью и, как следствие, меньшей прочностью и большей деформируемостью.