Изучение влияния времени на величину структурной прочности грунта |
Влияние времени на величину структурной прочности при сжатии было исследовано М. Н. Гольдштейном. Пасты хвалынской глины, имеющие влажность на пределе текучести, укладывали в кольца компрессионных приборов, помещали в закрытые сосуды и выдерживали длительное время, после чего проводили компрессионные испытания. Оказалось, что после четырехмесячного отдыха сжимаемость грунта резко уменьшалась в диапазоне давлений до 0,25 кгс/см2. После отдыха в течение шести месяцев (с частичной усадкой) структурная прочность сжатия составляла 0,5 кгс/см2. Таким образом, со временем в пасте возникли связи тиксотропного характера, которые нарушались при деформациях и снова восстанавливались после непродолжительного времени. Прочность коагуляционных структур, образованных после выпадения частиц анизометрической формы, зависит от содержания электролитов в жидкой среде. На это положение указывал П. А. Ребиндер, считавший, что для повышения прочности свежеобразованных структур необходимо, чтобы водная среда содержала определенное количество электролитов, способствующих частичной коагуляции и сцеплению частиц. По данным Розенквиста, для морской воды (с высоким содержанием электролитов) характерно образование рыхлых, губчатых малоустойчивых коагуляционных структур типа карточного домика. Структура в указанных условиях образуется по схеме «ребро в грань». По мнению И. М. Горьковой и др., структурообразование в пресноводных современных отложениях происходило при большой концентрации частиц с добавкой электролитов и заключалось в застудневании всей системы без разделения фаз. В этом случае осадки имели рыхлую пространственную сетку. Частицы соприкасались по углам и ребрам, т. е. по частично десольватированным участкам, захватывая в поры свободную воду. Высокодисперсные морские илы (древнечерноморские) имели другую схему структурообразования. Наибольшая устойчивость грунтовых агрегатов вызывается образованием в пограничном слое студней, которые могут содействовать застудневанию всей системы, вследствие взаимодействия лиофильных оболочек смежных частиц. Такие лиофильные мицеллы образуют объемную структуру, превращаясь в структурированную систему. По мнению Н. Я. Денисова, кроме первичного сцепления, определяемого молекулярными силами ван-дер-ваальса, при исследовании структурных свойств грунтов необходимо учитывать сцепление упрочнения, т. е. сцепление между частицами глинистых пород на стадии диагенеза, которое может возникнуть под влиянием химических, физико-химических и биохимических процессов, ведущих к литификации (окаменению осадков). Сцепление упрочнения возникает в результате выпадения из поровой воды различных химических веществ, являющихся природным цементом, и их отложения на контактах между частицами. Пленки цемента имеют малую толщину и практически не увеличивают плотности осадков. Н. Я. Денисов и П. А. Ребиндер, исследуя коллоидно-химическую природу структурных свойств глинистых пород, пришли к выводу, что при взаимодействии воды с гидрофильными минеральными глинистыми частицами на поверхности последних образуются пленки не чистой воды, а коллоидного раствора, обычно имеющего свою структуру. Эти пленки сами способны к застудневанию, что и является причиной их клеящего или связывающего действия. Кроме связывающего действия на поверхности минеральных частиц коллоидные пленки могут оказывать и смазочное действие. Исследования сжимаемости порошков из сухой глины показали, что их деформативность резко возрастает при смачивании полярной жидкостью (например, водой) и почти не изменяется при смачивании неполярной жидкостью (например, бензином). |