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>