|
Таблица 1.2
Классификация мёрзлых грунтов по льдистости за счёт видимых ледяных включений.
Разновидность грунтов
Льдистость за счёт видимых ледяных включений
i,д.е.
Скальные и полускальные грунты
Дисперсные грунты
Слабольдистый
Льдистый
Сильнольдистый
Очень сильнольдистый
<0.01
0.01-0.05
>0.05
-
<0.20
0.20-0.40
0.40-0.60
0.60-0.90
Таблица 1.3
Классификация мёрзлых грунтов по степени засолённости Dsol%
(для морского типа засоления)
Разновидность
Суммарное содержание легкорастворимых солей,% массы сухого грунта
Песок
Глинистый грунт
Слабозасолённый
Среднезасолённый
Сильнозасолённый
0.05-0.10
0.10-0.20
>0.20
0.20-0.50
0.50-1.00
>1.00
Таблица 1.4
Классификация грунтов по содержанию органического вещества.
Название
Содержание органического вещества (%) в
глинистых
песках
Сильнозаторфованные
50-40
-
Среднезаторфованные
40-25
-
Слабозаторфованные
25-10
-
С примесью орг.веществ
10-3
10-3
Мёрзлые грунты в зависимости от их температуры, величины и времени внешнего воздействия могут вести себя как твёрдые или пластичные. Чем меньше и чем длительнее воздействие, тем в большей мере грунт проявляет пластичные свойства. Образование льда при промерзании грунта приводит к повышению прочности и сопротивления деформируемости, что объясняется возникновением связей между минеральными частицами за счёт льда. С понижением дисперсности, засолённости и температуры прочность структурных связей возрастает. При длительном времени действия нагрузки роль льдоцементационного сцепления снижается, что обусловлено проявлением реологических свойств льда. Разработана классификация мёрзлых грунтов по температурно-прочностным свойствам.(табл.1.5)
Таблица 1.5
Классификация по температурно-прочностным свойствам
Вид грунтов
Разновидность грунтов
Твёрдомёрзлый
dp£0.1 кПа-1
при t<Th°C
Пластичномёрзлый dp>0.1 кПа-1
при t, °C
Сыпучемёрзлый при t<0°С
Все виды скальных и полускальных грунтов
Th =0
----
--------
Крупнообломочный грунт
Th =0
Th <t< Tbf
при Sr<0.8
Sr£0.15
Песок гравелистый крупный и средней крупности
Th = -0.1
Глинистый
грунт
Супесь
Th =-0.6
Th <t< Tbf
Суглинок
Th =-1.0
Глина
Th =-1.5
Заторфованный грунт
Th =-0.7(Jr+|Th|)
Th <t< Tbf
-----
Торф
-
t<0
-------
Th-температурная граница твёрдомёрзлого сосотояния минеральных грунтов;
Tbf- то же для заторфованных грунтов.
Характер изменения механических свойств грунтов различного состава зависит от вида напряжённо-деформированного состояния и времени действия нагрузки. При инженерных расчётах необходимо знать как прочностные характеристики, так и деформационные: модули общей и упругой деформации, коэффициенты вязкости и сжимаемости, коэффициент Пуассона, характеристики кривых течения и ползучести.
1.2 Грунты как многокомпонентная система.
Мёрзлые и вечномёрзлые грунты являются природными многофазными образованиями, состоящими из различных по своим свойствам компонентов, находящихся в различном фазовом состоянии, поэтому допущение об их однокомпонентности имеет смысл лишь в случае отсутствия в данном объёме грунта перераспределения во времени отдельных фаз грунта.
Таким образом, механика мёрзлых грунтов есть механика четырёхфазной системы, содержащей :твёрдые минеральные частицы; идеально-пластичные включения льда(лёд-цемент и лёд прослойков);воду в связанном и жидком состояниях; газовые компоненты: пары и газы.
Все перечисленные компоненты находятся в физико-химическом и механическом взаимодействии, интенсивность и формы которого зависят от температуры.
Твёрдые минеральные частицы оказывают существенное влияние на свойства мерзлых грунтов характеристики, которых зависят от размеров и формы минеральных частиц, физико-химической природы их поверхности, определяемой их минеральным составом и составом поглощённых катионов.
Существенно влияет на свойства грунтов форма частиц. Например, при плоской форме зёрен давление в точках контакта частиц практически равно внешнему давлению от нагрузки, тогда как при остроугольной форме- может достигать огромной величины. И интенсивность протекания физико-химических поверхностных явлений зависит от удельной поверхности частиц грунта, которая может достигать в глинистых грунтах 80 и более м2/г.
Лёд, являясь обязательной компонентой мёрзлых грунтов в противоположность твёрдым минеральным частицам представляет собой мономинеральную криогидратную породу с весьма своеобразными физико-механическими свойствами. Кроме льда в грунтах могут содержаться и другие криогидратные минералы, например, углекислый натрий Na2Co3,хлористый магний MgCl2. Льдом называют все твёрдые модификации воды, независимо от их кристаллического или аморфного состояния. Различают несколько модификаций льда, образующихся при отрицательных температурах и соответствующих давлениях: три кристаллических модификации: 1,2,3,аморфную модификацию, образующуюся при «глубоком» замораживании и кристаллическую воду, существующую при высоких давлениях и положительных температурах. В мёрзлых грунтах содержится лёд 1-й модификации (существующий при температурах до –100°С и при обычных давлениях),он является важнейшей компонентой мёрзлых грунтов. Он имеет высокую анизотропию свойств, например, механические свойства его кристаллов в направлении перпендикулярном главной оптической оси подчиняются законам реологической механики, в параллельном же направлении–напротив, после упругих деформаций наступает хрупкое разрушение. Кроме того, электро- молекулярные связи льда значительно превосходят электро- молекулярные связи свободной воды, что и обусловливает адсорбцию свободной воды поверхностью льда.
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.