Электропроводность грунтов

способность грунтов проводить электрический ток. Характеризуется величиной удельного электрического сопротивления.

Электропроводность и электрическое сопротивление грунтов мало изучены. На электропроводность влияет состояние, строение грунтов, минеральный состав, дисперсность, структурно-текстурные особенности, влажность, химический состав и концентрация порового раствора, температура.

Удельное сопротивление минералов

Влияние влажности – у сухих ус во много раз меньше, чем у влажных. Наибольшее изменение электропроводности с повышением влажности наблюдается в пористых грунтах. При увлажнении сухого песчаника на 2% его ус уменьшается на несколько порядков.

Существенное влияние на электропроводность оказывает температура грунтов. С возрастанием температуры удельное сопротивление падает и возрастает электропроводность. При повышении t на 50ºС ус падает в 2 раза. С понижением температуры и образованием льда ус резко возрастает.

Диэлектрическая проницаемость грунтов.

В иг обычно пользуются безразмерным показателем ℰ – относительная диэлектрическая проницаемость показывает во сколько раз электрическая сила, действующая на любой заряд, действующий в данной среде, меньше, чем в вакууме. Также определяется составом, твердым, жидким, газообразным состоянием, их соотношением в единице объема, структурными особенностями грунтов, частотой поляризующего тока, от температуры и давления.

Диэлектрическая проницаемость основных породообразующих минералов колеблется от 4 до 12. Чистого воздуха близка к 1, воды при t=0ºС 88, для льда при t=-18ºС падает до 3, а при t=-2ºС 79.

Магнитные

Все грунты в той или иной мере обладают магнитными свойствами. Намагниченное состояние характеризуется величиной результирующего магнитного момента единицы массы/объема грунта. Результирующий магнитный момент, вызванный однородным магнитным полем называется намагниченностью и является геометрической суммой результирующих магнитных моментов его атомов.

J=æ^H

J – намагниченность

æ – магнитная восприимчивость

H – напряженность магнитного поля

æ<0 диамагнетики

- самородные: Cu, Au, Ag, S, C

- породообразующие: кварц, ангидрит, гипс, галит

– горные породы: каменная соль, мел, известняк

æ>0 до 10^-6 парамагнетики

Отличаются от диамагнетиков тем, что их атомы обладают постоянным магнитным моментом, но в целом образец парамагнетика не намагничен при отсутствии внешнего магнитного поля.

Пирит, эпидот, турмалин, роговая обманка, биотит, доломит.

æ>>0 до 10⁵ ферромагнетики

Отличительная особенность – спонтанная намагниченность. Во внешнем магнитном поле магнитные моменты доменов строго ориентируются по направлению поля, это обусловливает намагниченность ферромагнетика в целом. Часть этой намагниченности сохраняется при снятии внешнего магнитного поля.

Самородное Fe, магнетит, титано-магнетит, пирротин.

Магнитные свойства грунтов определяются химико-минеральным составом и структурой (соотношением диа-, пара- и ферромагнетиков).

Ведущая роль в создании магнитных свойств принадлежит ферромагнетикам, т.к. их магнитная восприимчивость на много порядков выше основных породообразующих минералов.

Магнитные свойства зависят от текстурных признаков, размера, формы, расположения ферромагнитных комплексов. С возрастанием дисперсности магнитная восприимчивость уменьшается.

Магнитная восприимчивость грунтов изменяется в широких пределах. Наибольшая величина характерна для магматических пород (уо – max, о - min). Осадочные породы практически немагнитны, что объясняется низким содержанием ферромагнетиков. Наименьшая восприимчивость у доломитов, соли, гипса. Слабомагнитные разновидности установлены среди песков, песчаников, глин.

Исследования Осипова показали, что магнитные свойства минералов и магнитное поле влияют на формирование структурно-текстурных признаков и как следствие на реологические. Это обусловлено наличием на поверхности глинистых минералов высокодисперсных ферромагнитных частиц. В процессе осаждения глинистой суспензии и последующей сушке вещества в магнитном поле образующаяся трещиноватость зависит от напряженности магнитного поля.

Наиболее интенсивная трещиноватость возникает у монтмориллонитов. Каолиновые оставались монолитными, гидрослюдистые вели себя по-разному в зависимости от направления магнитного поля.

В нулевом магнитном поле (скомпенсированное геомагнитное) трещиноватость либо отсутствует, либо имеет радиальное направление.

Повышенная прочность осадков, сформировавшихся в нулевом поле, обусловлена изотропным строением осадков и наличием в них более высокодисперсных агрегатов вследствие распада грунтовых агрегатов. Это способствует увеличению поверхностной энергии, а это приводит к увеличению прочности. Действие магнитного поля наиболее контрастно влияет на формирование микротекстуры гп. Увеличение напряженности вызывает возрастание ориентированности частиц и повышение ориентированности как самих частиц так и микроагрегатов. Наиболее легко реагируют даже на геомагнитное поле гидрослюды и каолинитовые глины.

По степени ориентированности ГС, К, ММТ.

Насыщение глин ионом натрия независимо от напряженности магнитного поля Н приводит к увеличению ориентации частиц. При наличии в обменном комплекса Са формируются агрегаты размеров до песчаных частиц с хорошей ориентацией частиц внутри агрегатов, а сами агрегаты относительно друг друга практически не ориентированы. Это говорит о том, что внешние магнитное поле повышает ориентацию частиц главным образом в пределах одного блока. Т.о. магнитные свойства грунтов оказывают влияние на формирование микростроения даже в условиях геомагнитного поля.

Изменение мезостроения грунтов вызывает изменение физических и механических свойств, поэтому изучение магнитных свойств, влияние на формирование прочности имеет большое научное и практическое значение.