Физико-механические свойства мёрзлых грунтов

Курсовой проект - Геодезия и Геология

Другие курсовые по предмету Геодезия и Геология

?лючений.

Разновидность грунтовЛьдистость за счёт видимых ледяных включений

i,д.е.Скальные и полускальные грунты Дисперсные грунтыСлабольдистый

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 грунтСлабозасолённый

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

глинистыхпесках 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 грунтовТвёрдомёрзлый

p0.1 кПа-1

при t0.1 кПа-1

при t, C Сыпучемёрзлый при t<0СВсе виды скальных и полускальных грунтовTh =0

----

--------Крупнообломочный грунт Th =0

Th <t< Tbf

при Sr<0.8

 

 

 

 

 

Sr0.15

Песок гравелистый крупный и средней крупности

Th = -0.1Глинистый

грунт

Супесь Th =-0.6

Th <t< Tbf Суглинок Th =-1.0Глина Th =-1.5Заторфованный 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 п?/p>