Гранулометрический состав грунтов (твердый компонент)

Частицы, близкие по размерам, объединяются в группы, называемые фракциями (деление условное).

Количественное соотношение различных фракций в дисперсных породах характеризуется гранулометрическим составом. Он показывает, какого размера частицы и в каком количестве содержатся в той или иной породе.

При выполнении гранулометрического анализа определяются кристаллы, обломки кристаллов или пород, которые получили название структурных элементов.

Эти структурные первичные элементы могут соединяться и образовывать агрегаты. При гранулометрическом анализе они должны быть разрушены до первичных. В противном случае получаем микроагрегатный состав, характеризующий не первичную, а вторичную дисперсность.

Гранулометрический состав наряду с минеральным составом является одним из существенных признаков, определяющих свойства горных пород.

Таблица 3.1.

ТВЕРДЫЙ КОМПОНЕНТ

МИНЕРАЛЫ КЛАССА ПЕРВИЧНЫХ СИЛИКАТОВ

ГЛИНИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ

ПРОСТЫЕ СОЛИ

ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО

ЛЕД

КВАРЦ

ОЛИВИН

ПОЛЕВЫЕ ШПАТЫ

ДРУГИЕ МИНЕРАЛЫ

ГРУППА КАОЛИНИТА

ГРУППА МОНТМОРИЛЛОНИТА

ГРУППА ГИДРОСЛЮД

ЛЕГКОРАСТВОРИМЫЕ (ГАЛИТ,СИЛЬВИН И ДР.)

СРЕДНЕРАСТВОРИМЫЕ (ГИПС)

ТРУДНОРАСТВОРИМЫЕ (КАЛЬЦИТ. ДОЛОМИТ)

ТОРФ (50% О.В.)

ЗАТОРФОВАННЫЕ ГРУНТЫ (10-50%О.В.)

ВКЛЮЧЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

ВОДА В ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ

Результат физического выветривания; d>0,05мм; основная часть песчаных и крупнообломочных отложений. Прочные, но прочность зависит от размера, окатанности, уплотненности, расположения частиц. Нерастворимы. Устойчивы в химическом отношении, несжимаемы. Благоприятны для строительства.

Результат химического выветривания, d< 0,005мм. Составляют тонкодисперсную часть глинистых грунтов. Гидрофильны, водонепроницаемы, пластичны, набухаемы, сжимаемы. Свойства зависят от минералогического состава и состояния минералов.

В твердом состоянии цементируют грунты, при взаимодействии с водой цементация разрушается. Происходит резкое снижение прочности. Соли уменьшают пластичность, набухаемость, но увеличивают просадочность. Неравномерное распределение солей приводит к неравномерной осадке. В поровом растворе наиболее благоприятны соли кальция, менее благоприятны соли натрия. Засоленные грунты содержат более 5% солей, засоленные пески – более 0,5%.

Свойства горных пород зависят от количества органического вещества, степени его разложения и состава. Гумус уменьшает водопроницаемость, повышает водоустойчивость (склеивает частицы в агрегаты), но увеличивает влагоемкость, пластичность, повышает сжимаемость, увеличивает набухаемость, уменьшает прочность. Неблагоприятны для строительства.

Лед придает породам прочность, но неустойчив термодинамически. Мерзлые грунты динамичны, быстро реагируют на изменение температуры, свойства зависят от количества льда и его состояния.

.КАОЛИНИТ. Кристаллическая решетка устойчивая, прочная, неподвижная, что обусловливает слабую сжимаемость по сравнению с другими глинистыми минералами.

МОНТМОРИЛЛОНИТ. Кристаллическая решетка подвижная, связь между слоями атомов слабая, легко проникает вода. Грунты, состоящие из этих минералов, обладают высокой гидрофильностью, слабопроницаемы, сильно набухаемы и сжимаемы, с высокой адсорбционной способностью.

ГИДРОСЛЮДЫ. Обладают свойствами, промежуточными между каолинитом и монтмориллонитом.

Таблица 3.2.

ЖИДКИЙ КОМПОНЕНТ

Вода в твердом состоянии	Вода в жидком состоянии				Вода в газообразном состоянии
Вода в твердом состоянии	Свободная вода		Связанная вода		Вода в газообразном состоянии
Рассматривается как твердый компонент	ГРАВИТАЦИОН-НАЯ (подвижная) и ИММОБИЛИЗО-ВАННАЯ (неподвижная – в замкнутых порах). 1. Может оказывать агрессивное действие на сооружение. 2. Способствует суффозии (вынос частиц из грунта) 3. Способствует образованию криогенных процессов 4. Оказывает взвешивающее давление и гидростатическое давление на подошву сооружения. 5. Способствует проявлению гравитационных процессов на склонах. 6. Затрудняет строительные работы. 7. Свойства подобны свойствам поверхностных вод.	КАПИЛЛЯРНАЯ 1. Увлажняя земляное полотно дороги, образует пучины. 2. Действуя как насос, вызывает сырость в цокольных помещениях. 3. В условиях жаркого климата, испаряясь, засоляет грунт. 4. Может оказывать агрессивное действие на сооружение. 5. Оказывает гидростатическое давление. Капиллярная влагоемкость – способность грунта удерживать воду в порах (max – при полном заполнении пор). Определяется капиллярной влажностью (W_к) из зоны насыщения (метод высоких колонн).	СЛАБОСВЯЗАН-НАЯ (осмотическая) 1. Замерзает при t = -1,5˚С. 2. Передвигается: под влиянием нагрузки, при переходе в нарушенное состояние, при разности концентрации и с частицы на частицу при разной толщине диффузного слоя. 3. Количество воды зависит от дисперсности грунта, минерального состава и обменных катионов. 4. Применяется для расчета водоотдачи песков и как величина близкая к пределу раскатывания. 5. Молекулярная влагоемкость (max) – способность грунта удерживать max кол-во воды на поверхности частиц (слабосвязанной воды). Определяется max молекулярной влажностью W_{m m} (метод влагоемких сред).	ПРОЧНОСВЯЗАН-НАЯ (адсорбированная). 1. Замерзает при t= -20^˚С (каолинит) и –78^˚С (монтмориллонит) 2. ρ = 1,5 г/см , плотная с большой вязкостью, упругостью, теплопроводностью, не проводит электричество, не обладает растворяющей способностью, неподвижна. 4. Образуется при относительной W воздуха до 20-30 %, max при 90% с выделением тепла. Это вода воздушно сухого грунта. 5. Определяется при расчете величины массы для перевода грунта из воздушно-сухого состояния в абсолютно сухое. Гигроскопическая влагоемкость – способность грунта удерживать адсорбированную воду. Определяется гигроскопической влажностью W _{m г} – это общее кол-во прочносвязанной воды, образующейся при относительной упругости паров (~ 0,9) с выделением тепла.	Рассматривается как газообразный компонент

Таблица 3.3.

ГАЗОВЫЙ КОМПОНЕНТ

КИСЛОРОД	УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ	МЕТАН	ВОДЯНОЙ ПАР	ГЕЛИЙ	ТЯЖЕЛЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ	ЗАЩЕМЛЕННЫЙ В ЗАКРЫТЫХ ПОРАХ ГАЗ	ЗАЩЕМЛЕННЫЙ АДСОРБИРОВАН-НЫЙ ГАЗ	РАСТВОРЕННЫЙ ГАЗ
Вызывает окисление	Увеличивает агрессивность подземных вод и способствует растворению, участвует в восстановительных процессах.	Увеличивает водопроницаемость и повышает поровое давление.	Изменчив, подвижен, способствует капиллярной связности.	Показатель тектонических разломов.	Показатель залежей нефти.	Может накапливаться в насыпях и создавать большие давления. Может прорываться и разрушать эти насыпи.	Обусловливает очень длительную осадку грунтов и уменьшает водопроницаемость.	Оказывает активное влияние на изменение свойств грунтов

Таблица 3.4.

БИОТИЧЕСКИЙ КОМПОНЕНТ

Высшие растения	Макроорганизмы	Микроорганизмы
Отмершие остатки, корни, корневые волоски	Черви, мыши – способствуют разрыхлению почвы, снижению прочности, проявлению гравитационных процессов на склонах	1. Вызывают разрушение минералов, превращение одних минералов в другие. 2. Выводят из строя дренажные системы. 3. Образуют агрегаты частиц грунта (укрупняют). 4. Изменяют механическую прочность (цементируют или уменьшают) 5. Изменяют пористость (или увеличивают или уменьшают). 6. Соответственно пористости изменяется водопроницаемость. 7. Превращают воду и грунт в агрессивные. 8. Приводят к загазованности. 9. Способствуют образованию «истинных» плывунов.

В 1949 г. С.С. Морозов установил, что частицы размером <0,001мм имеют резко отличный и минеральный состав и свойства от частиц размером >0,001мм. В этой фракции преобладают глинистые частицы, ее назвали глинистой. В частицах 2-0,005мм преобладают первичные силикаты, а в частицах >2мм – обломки горных пород. Следовательно, и свойства этих фракций будут различными.

От гранулометрического состава зависят многие свойства горных пород – пластичность, водопроницаемость, сжимаемость, набухаемость и т.д., причем с увеличением размера преобладающих частиц увеличивается водопроницаемость, ухудшаются пластичные свойства, уменьшается влагоемкость, уменьшается набухаемость и т.д.

Для каждой фракции характерны определенные особенности и свойства.

Галька и валуны – это обломки пород различного петрографического состава. Характеризуются высокой водопроницаемостью и водоотдачей, не обладают капиллярными свойствами. Прочность грунтов зависит от свойств и состава минералов и пород, слагающих эти частицы (табл. 3.5.).

Песчаная фракция (0,05-2мм) состоит из обломков минералов. Эти частицы не обладают связностью, непластичны, ненабухаемы, обладают хорошей водопроницаемостью и капиллярными свойствами, частицы <0,25мм могут переходить в плывунное состояние.

Пылеватые частицы (0,005-0,05мм) состоят из аморфной некристаллической кремнекислоты. Обладают слабой связностью, не набухают, непластичны, слабоводопроницаемы и слабо отдают воду, обладают хорошей капиллярностью, легко переходят в плывунное состояние, обладают просадочностью.

Глинистые частицы (<0,005мм) состоят из вторичных глинистых минералов. Обладают связностью, влагоемкостью, пластичностью, водонепроницаемы, набухающие, обладают липкостью, могут переходить в текучее состояние, при высыхании образуют твердое тело.

Горные породы в естественном залегании состоят обычно из смеси фракций и свойства их зависят от преобладающих фракций.

В зависимости от гранулометрического состава выделяют: грунт глинистый (подразделяется на глину, суглинок, супесь), в котором преобладают глинистые частицы; грунт песчаный (преобладают песчаные частицы) делится на песок пылеватый, мелкий, средний, крупный, гравелистый; грунт гравийный; грунт галечниковый; грунт валунный.

Соотношение 3-х фракций (песок, пыль, глинистые частицы) положено в основу классификации В.В. Охотина (табл. 3.6.).

Классификация песчаных грунтов приводится в таблице 3.7.

Таблица 3.5.

Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 678; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!