Водопроницаемость грунтов. Фильтрация

Способность грунтов пропускать через себя воду называется водопроницаемостью, а движение воды в грунтах под действием напора — фильтрацией. Водопроницаемость грунтов определяется, как показано ниже, многими факторами. Из них наиболее важными являются геометрия порового пространства (размер пор, их извилистость и др.) и характер раскрытия трещин, а также свойства фильтрующейся жидкости. Эти свойства зависят от характера грунтов:

А) Пористость-отношение объема пор к объему грунта.

Б) Водопроницаемость-способность грунта пропускать через себя воду.

В грунтах движение воды ламинарное. Оно происходит с тем большей скоростью, чем больше гидравлический градиент.

Основные понятие о напряжениях и деформации в грунтах.

Виды напряжения в грунтах:

1) поверхостные нагрузки вызваны силами, действующие на поверхность тела. Бывают:

А) равномерно-распределенные.

Б)неравномерно-распределенные.

В)Сосредоточенные.

2)объемные нагрузки приложены к малой части тела.

Деформация – изменение относительно положения частиц тела, связанные с их перемещением.

Механические деформации:

А) Линейные (нормальное напряжение). Бывают положительные и отрицательные.

Б)касательные (условные) вызваны касательным напряжением.

Связь между напряжениями и соответствующей им деформации в общем случае не являются линейными, зависят от большого числа факторов и поэтому не существует универсальных уравнений, описывающих эти взаимосвязи.

Однако, известны частные случаи зависимости, известные как з. Гука.

При одноосном сжатии: увеличивается напряжение – деформация растет.

КОМПРЕССИОННАЯ СЖИМАЕМОСТЬ ГРУНТОВ

Компрессионная сжимаемость грунтов, т.е. компрессия — это способность грунта сжиматься под постоянной, но ступенчато возрастающей нагрузкой без возможности его бокового расширения в условиях открытой системы. Компрессия дисперсных грунтов развивается в ос­новном за счет остаточных пластических деформаций.

Основными параметрами, характеризующими компрес­сионную сжимаемость грунта, являются: коэффициент сжимаемости (а), ко­эффициент компрессии (а_к) и модуль общей компрессионной деформации (Е_ок). Компрессионная сжимаемость разных типов дисперсных грунтов имеет свои особенности.

Сжимаемость несвязных грунтов происходит в основном за счет уплотнения их зернистой структуры и частичного дробления наиболее круп­ных обломков (зерен). Она зависит от крупности и формы обломков: чем меньше дисперсность обломочного грунта, тем выше его компрессионная сжимае­мость и деформации при одной и той же нагрузке.

Сжимаемость связных грунтов (пылеватых и глинистых) осуществляется в основном за счет изме­нения структуры и текстуры грунта: разрушения части структурных связей и микроагрегатов, смыкания крупных пор, переориентации частиц при одно­ временном уменьшении пористости грунта, отжатия из пор воды и воздуха. При этом дробления частиц не происходит, при возрастающей нагрузке они все более ориентируются в направлении перпендикулярно при­кладываемому давлению.

Сжимаемость мерзлых грунтов. Компрессионная сжимаемость мерзлых грун­ тов существенно зависит от их литологического состава: наименьшей сжимаемостью обладают мерзлые пески, а наибольшей — глины. Уплотнение мерзлых грунтов при компрессии происходит в основном за счет смыкания свободных пор (не занятых льдом и водой), отжатая незамерзшей воды и проявления пластических свойств льда. Оно так­ же сильно зависит от типа криогенной текстуры грунта, его льдистости, сум­марной влажности и других физико-химических факторов. Мерзлые грунты с одинаковой или близкой суммарной влажностью, но с разной криотекстурой имеют разную сжимаемость: чем больше в грунте ледяных включений, тем выше его сжимаемость (или меньше компрессионный модуль деформации). Грунты с массивной криогенной текстурой, а также лед, имеют наименьшую сжимаемость. (Влияние: засоленность и температура).

Просадочность грунтов.

Просадочностъю грунта называется его способность уплотняться при замачивании водой в условиях компрессии (т.е. без возможности бокового расширения) при сохранении действующей нагрузки. Последняя реально возрастает за счет веса воды, которая проникает в образец или толщу грунта.

В общем случае просадочность может проявляться при замачивании грунта и отсутствии внешнего давления, однако чаще всего она определяется при замачивании грунтов, находящихся под нагрузкой.К просадочным грунтам относятся лессы, лессовидные супеси, суглинки и глины, некоторые виды покровных суглинков и супесей, а также в отдельных случаях мелкие и пылеватые пески с повышенной структурной прочностью, насыпные глинистые грунты, отходы промышленных производств (колосниковая пыль, зола и т. п.), пепловые отложения и др.

Просадочность грунтов обуславливается особенностями процесса формирования и существования толщ этих грунтов, в результате чего они находятся в недоуплотненном состоянии. Недоуплотненное состояние лессового грунта может сохраняться на протяжении всего периода существования толщи, если не произойдет повышения влажности и нагрузки.

Причины просадочности

Причины просадочности кроются в строении лессов. Лесс - это особый тип глинистых грунтов эолового (ветрового) происхождения. Он образуется в результате накопления пыли в условиях сухого климата (степь) и ее трансформации в результате почвообразующих факторов. Пылеватые частицы скреплены между собой мельчайшими кристаллами соли. Помимо этого, для лесса характерна большая пористость и крупный размер самих пор. Еще одна особенность - это анизотропия свойств. Например, сверху лесс почти не пропускает воду, а вот по простиранию (в горизонтальной плоскости) - очень легко. Поры обеспечивают легкое и быстрое распространение воды в породе, соль быстро растворяется, поэтому при замачивании структура породы рушится подобно карточному домику. Отсюда просадки и резкое снижение прочностных свойств.

Типы просадочности

Традиционно выделяют два типа просадочности. Для первого типа характерны просадки под собственным весом. При втором типе просадки происходят под действием некоторой нагрузки. Тип просадочности и нагрузки, при которых начинаются деформации определяются в процессе лабораторных работ. Важно выяснить не только относительную просадочность, но и начальное давление и начальную влажность просадки. Это минимальные значения данных показателей свойств, при котором начинается процесс.