Суффозная осадка в засоленных грунтах |
Засоленный грунт в естественном маловлажном состоянии обладает высокой прочностью, обусловленной цементирующим действием содержащихся в нем солей. Водорастворимые соли находятся не только в порах грунта, но и на контактах частиц, образуя пленки и соединяя в агрегаты мелкие частицы грунта. Для выщелачивания растворимых солей из грунтов достаточно кратковременного замачивания, в то время как для выщелачивания гипса и карбонатов требуется длительное фильтрационное воздействие. При длительной фильтрации воды через грунт соли размягчаются, растворяются и постепенно выносятся. Растворяющее влияние воды имеет, как правило, затяжной характер и проявляется после проникания воды в микротрещины цементирующих солей. Процесс этот может происходить даже при постоянном количестве воды в диффузионной области пропорционально недостатку насыщения воды солями, содержащимися в твердой фазе грунта, и площади поверхности, на которой происходит реакция растворения. Как показали результаты опытов и длительные наблюдения, суффозионная осадка в засоленных грунтах в условиях внешнего воздействия от веса сооружения либо под давлением штампа происходит вследствие доуплотнения грунтов в процессе растворения и выноса солей из грунта при длительном фильтрационном воздействии на основание. Следовательно, суффозионные деформации могут рассматриваться как процесс перехода засоленного грунта из недоуплотненного состояния в состояние нормальной плотности под действием внешней нагрузки, увлажнения и фильтрационного движения воды. Поэтому для исследования суффозионного процесса требуется прежде всего выяснить закономерности фильтрационного движения воды в грунте. Как показал анализ проведенных экспериментов при различной влажности, количество и форма присутствия солей в грунте изменяются в зависимости от внешних воздействий, находясь в гидрогеохимическом равновесии. Механические свойства засоленных грунтов при изменении влажностного режима зависят от состава и содержания солей, цементирующих минеральные частицы. Растворяющее и фильтрационное действие грунтовых растворов со временем существенно влияет на глинистый грунт, что приводит к коренному изменению его первоначальной структуры. Увлажнение в условиях значительной пористости грунта вызывает утолщение пленок связанной воды, которая играет роль смазки, уменьшающей силы трения и облегчающей скольжение одних частиц о другие. Это приводит к ослаблению, а затем к потере связности внутри агрегатов. Структурное сцепление, обусловливающее образование агрегатов, в результате процессов адсорбции и растворения цементирующих солей в значительной степени утрачивается и со временем полностью исчезает. Растворенные соли в дальнейшем выносятся фильтрационным потоком, что еще более усиливает процесс разрушения структуры грунта. Засоленные глинистые грунты, структурная прочность которых определяется в основном цементирующими солевыми связями, образовавшимися вследствие содержания в грунтах трудно- и среднерастворимых солей, изменяют свои физико-механические свойства в процессе продолжительного фильтрационного взаимодействия воды со скелетом грунта. Растворение и последующий вымыв солей из грунтов заметно отражаются на усилении процессов деформации лишь по прошествии длительного времени (в процессе эксплуатации зданий и сооружений). Соли, являясь цементирующим веществом между частицами и агрегатами, придают засоленным грунтам начальную прочность и устойчивость. Главную роль в обеспечении высокой прочности засоленных грунтов при сохранении их маловлажного состояния играют лишь те виды солей, которые входят в состав тонкодисперсных фракций. При растворении солей обычно нарушается связность, но из-за слабой растворимости некоторых солей в воде заметной деформируемости грунтов в начальной стадии замачивания не происходит. В глинистых загипсованных грунтах суффозионная осадка происходит при длительном воздействии грунтовых вод, поэтому зачастую в компрессионно-фильтрационных испытаниях в течение 1-2 мес после начала фильтрации дистиллированной воды создается впечатление, что этот грунт суффозионно устойчивый (не проявляется характерных признаков просадочности или суффозионной осадки). Такое заключение иногда приводит к неправильным выводам и ошибкам при расчете возводимых дополнительных осадок. |