Влияние газа, содержащегося в порах грунтов, на их свойства
Газ в грунтах может находиться в виде пузырьков, окруженных поровой водой, в растворенном (в поровой воде) или в свободном виде (воздух, сообщающийся с атмосферой). Пузырьки газа, содержащиеся в относительно крупных порах грунтов, а также растворенный в поровой воде газ придают грунтам свойство упругости, сказывающееся на их сжимаемости и деформируемости во времени. Газ, сообщающийся с атмосферой, не влияет на распределение давления между твердыми частицами и поровой водой.
Структура, текстура грунта
Следует различать структуру грунта, т. е. взаимное расположение частиц грунта и характер связи между ними, и текстуру грунта, т. е. сложение грунта в массиве.
В дисперсных пылевато-глинистых грунтах, являющихся сложением минерально-дисперсных образований, прочностные свойства зависят не столько от прочности отдельных минеральных зерен, сколько от структурных особенностей грунта. Они обусловливаются структурными связями между минеральными частицами и их агрегатами, а также силами молекулярного взаимодействия между поровой водой и твердыми частицами.
Основными видами структурных связей в грунтах являются водно-коллоидные (коагуляционные и конденсационные) – вязкопластичные, мягкие, обратимые и кристаллизационные – хрупкие (жесткие), необратимые; последние могут быть водостойкими и неводостойкими (размягчаемыми и растворимыми).
Водно-коллоидные связи обусловливаются электромолекулярными силами взаимодействия между пленочной водой и твердыми частицами, включая коллоидные частицы. Чем тоньше пленки воды (меньше влажность), тем эти силы больше, и наоборот. Обратимость водно-коллоидных связей заключается в том, что при увлажнении они ослабляются, а при повторном подсушивании опять возрастают. Ослабление водно-коллоидных связей в некоторых случаях наблюдается и при перемятии (нарушении природной структуры). Однако после прекращения перемятия (оставления в покое) такого тиксотропного грунта водно-коллоидные связи в нем постепенно восстанавливаются.
Кристаллизационные связи, образовавшиеся в результате отложения поликристаллических соединений в точках контактов минеральных частиц грунта, обладают достаточно высокой прочностью. Их прочность зависит от состава минералов цементирующего вещества. Связи, образуемые гипсом и кальцитом, существенно снижают свою прочность при увлажнении; связи же, например, из оксидов железа, кремния – водостойки. Кристаллизационные связи хрупкие и не восстанавливаются после их нарушения.
Текстурой грунтов называется их сложение, т. е. пространственное размещение и взаимное расположение частиц грунтов и их агрегатов, зависящее от условий накопления осадка. Например, в озерах ледникового периода образовывались пылевато-глинистые отложения с характерной слоистой тексту- рой. Они представляют собой чередующиеся тонкие слои из глинистых частиц, выпадавших в зимний период подо льдом, и из пылеватых песчаных частиц, оседавших в теплый период года. Различают слоистую, слитную и сложную текстуру:
- слоистая – наиболее распространенный вид сложения грунтов, характерный для морских, озерных и других отложений;
- слитная присуща морским отложениям, имеющим однородное сложение в различных точках массива;
- сложная – порфировая, ячеистая, макропористая и др. (порфировой текстурой обладают моренные суглинки; ячеистая текстура характерна для вечномерзлых грунтов, имеющих вертикальные и горизонтальные полости, заполненные льдом, макропористую текстуру имеют лессовые грунты).