Влияние структуры и физико-механических свойств

Как известно, грунты состоят из трех фаз: твердой, жидкой, газообразной. Частицы мелкой твердой фазы разделяют по крупности на: песчаные – 2,0-0,05 мм разной формы, пылеватые – 0,05-0,002 мм в основном сферической формы, глинистые - < 0,002 мм кристаллические частицы пластинчатой или чешуйчатой формы.

Свойства грунтов в основном определяются содержанием в них глинистых фракций, а так же минералогическим составом последних. Глинистые частицы придают грунту связность, которая выражается в том, что между отдельными частицами возникают силы притяжения, в результате которых частицы как бы склеиваются. С этих позиций различают грунты: связные > 12 % глинистых частиц, мало связные 4-11 %, несвязные < 3 %.

Глинистые частицы имеют очень небольшую толщину, но большую удельную поверхность. Например, 1 гр. высушенного грунта имеет площадь в несколько десятков м2. Твердые минеральные частицы несут на себе электрический заряд, благодаря чему взаимодействуют с жидкой фазой – водой и удерживают молекулы воды. Этот слой воды, непосредственно прилегающий к поверхности частиц, имеет аномальные свойства и обнаруживает свойства твердых тел, т.е. обладает упругостью, прочностью на сдвиг, пределом текучести. В результате связности из отдельных частиц образуются агрегаты и вся масса грунта структурируется. Принято различать микро и макро агрегатные структуры. Микроагрегаты – песчаные образования из отдельных частиц. Макроагрегаты – вторичные образования из микроагрегатов.

Грунт поступает в насыпи из выемок, претерпев воздействие машин, т.е. с нарушенной естественной структурой и состоит из отдельных комьев. Структура и сцепление внутри комьев сохраняются в прежнем естественном состоянии (виде). Общая же структура нарушается. Задача уплотнения восстановить нарушенные связи, а может быть даже усилить их. Чем больше связности, тем труднее обеспечить перемещение частиц, а, следовательно, и уплотнение.

Влияние неоднородности грунтов (грансостава)

Грансостав характеризует соотношение различных фракций в составе грунта и обычно выражается соответствующими кривыми (рис.9.3).

Для характеристики неоднородности песчаных и крупнообломочных грунтов введен коэффициент неоднородности:

, (9.1)

где - диаметр частиц, меньше которого в грунте находится 60% частиц (контролирующий диаметр), - диаметр частиц, меньше которого в грунте находится 10% частиц (эффективный диаметр).

Чем больше , тем грунт неоднородней. При =1 – грунт предельно однородный.

Более интенсивно уплотняются разнородные несвязные грунты.

Рис.9.3. Влияние неоднородности грунтов на плотность грунтов.

а) кривые гранулометрического состава грунтов различной степени неоднородности (1, 2, 3), б) сравнительные характеристики грунтов различной степени неоднородности (1, 2, 3).