Виды структурных связей в грунтах

Основные понятия и определения, терминология курса.

Механика грунтов- это механика природных дисперсных тел, составляет часть общей геомеханики, в которую как составные части входят: глобальная и региональная геодинамика, механика массивных горных пород (трещиновато-скальных), механика рыхлых горных пород (природных грунтов) и механика органических и органо-минеральных масс (илов, торфов и пр.).

Грунты-верхние слои коры выветривания земли,на которые направлена инж.-строит.деятельность человека и которые могут быть использованы в качестве:-материалов,-оснований,-среды для зданий,сооружений.

Основание-толща грунтов,непосредственно воспринимающая нагрузку от здания/соор. в пределах кот.происходит рассеивание напряжений и деформаций.Бывают естественные и искусственные.

Фундамент-нижняя часть здания /соор.,как правило подземная воспринимающая нагрузку от здания/соор. и передающая её на основание.

Исторический обзор становления и развития дисциплины

Начало науки положил Шарль Кулон в 1773 году, он издал научную работу «теорию давления грунтов на подпорные стенки».

В 1854 году Дарси заложил начало изучению теории фильтрационных свойств грунтов.

1934 появился первый учебник «мех-ка грунтов» Цытович (СССР).

Расчётами прочности, устойчивости оснований занимались: Герсиванов, Герцаги, Польшин.

Современную мех-ку грунтов развили: Соколовский, Флорин и др.

Строительная классификация грунтов.

·Скальные и нескальные(полускальные)

·Скальные грунты-это магматич. метоморфич. породы(-сопротивление,-степень выветривания,-по размягчению в воде.)

·Нескальные грунты-отложения, образ. в результате механич., химич.,биоген., выветривания пород, выпад. в осадок.Подразд.:-крупнооблом,-песчаные,-пылеватоглин.,-особ.группа грунтов(ил,торф).

Искусственные- грунты природного происхождения, закреплённые или уплотнённые различными методами, насыпной и намывной, а также твёрдые отходы производств и бытовые.

Составные компоненты грунта

В большинстве случаев грунты состоят из трех компонентов: твердых частиц (твердых тел), воды (жидкого тела) и воздуха или иного газа (газообразного тела), т.е. составные части грунта находятся в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном.

Если грунт состоит из твердых частиц, все поры между которыми заполнены водой, то он является двузфазной системой. Иногда такой грунт называют грунтовой массой. В большинстве же случае в грунте, кроме воды и твердых частиц имеется воздух или иной газ. Такой грунт является трехкомпонентной (трехфазной) системой.

В мерзлом же грунте содержится лед (пластичное тело). Он придает грунту специфические свойства, которые приходится учитывать, особенно при строительстве в районах распространения вечномерзлых грунтов. Мерзлый грунт – четырехфазная система.

В некоторых грунтах присутствуют органические вещества в виде растительных остатков и гумуса. Наличие даже сравнительно небольшого количества таких веществ в грунте существенно отражается на его свойствах.

Виды воды в грунтах

Вода в грунтах встречается:

в форме пара;

в свободном и связанном состоянии.

вода в твердом состоянии;

кристаллизационная и химически связанная вода.

Вода в форме пара. Водяной пар является одной из составных частей грунтовой атмосферы. Количество водяного пара в приземном слое воздуха весьма изменчиво и обычно колеблется от десятых долей до нескольких процентов. Содержание пара в грунтовой атмосфере несколько выше, однако, общее количество его в грунте не превышает 0,001% от всего веса грунта.

Свободная вода - это гравитационная вода, перемещающаяся за счет собственного веса и возникающего перепада давлений, а также капиллярная вода.

Связанная вода подразделяется на прочносвязанную воду, и рыхлосвязанную воду, тонким слоем примыкающую к прочносвязанной воде. Рыхлосвязанная вода почти в тысячу раз слабее притягивается к частице, чем прочносвязанная. Прочносвязанную воду можно отделить от частиц только выпариванием. Рыхлосвязанную воду можно отделить с помощью выдавливания, создавая давление до нескольких мега Паскалей, или с помощью центрифуги.

Твердая фаза воды (лед). При температуре грунта ниже 0°С вода замерзает и содержится в грунте в виде льда. Лед в грунте может содержаться в виде кристаллов или в виде прослоев чистого льда, достигающих местами значительных мощностей.

Кристаллизационная или химически связанная вода принимает участие в строении кристаллизационной решетки различных минералов. Участвуя в этом построении она сохраняет свою молекулярную формулу.

Виды структурных связей в грунтах

Газ находится в порах грунтов. Состояние:-свободное,-замкнутое,-раствор. в паровой воде. Структурные связи бывают 2 видов:-водноколлоидные, -кристализозацион.

Водноколлоидные связи-коагуляцион, конденсацион.,вязкопластич.,мягкие,обратимые,обуслов.электромолекул.силами взаим-ствия между плёночной водой и тв.частицами.

Кристализацион.связи-образ.в рез-те отложения поликристалич.соединений в точках контакта мин.частиц.,онинеобатимые.

Влажность грунта

Влажность-отношение массы воды,содержащегося в грунте, к весу грунта, ,высушенного при темп-ре 105⁰ до постоянного веса,выраж.в %.

W=(m_w/m_s)*100. Естественной влажностью грунта называют количество воды, содержащейся в порах грунта в естественных условиях его залегания. Величина естественной влажности является важной характеристикой физического состояния породы, определяющей прочность породы и поведение ее под сооружением. Особое значение влажность имеет для глинистых грунтов, резко меняющих свои свойства в зависимости от степени увлажнения. Влажность грунта определяют способом высушивания.

Плотность грунта

Плотность грунта ρ-это отношение массы грунта,включая содержащуюся в нем воду к объёму. Величина плотности грунта зависит от минерального состава, влажности и характера сложения (пористости) грунтов.ρ=m0/V0;(г/см3;т/м3).ρср.гр.=1,6-2,2г/см3;т/м3.

Плотность определяется 2 методами:- методом режущего кольца, - методом парофинирования .