Главная страница >> Водонасыщенные глинистые грунты >> Изучение влияния времени на величину структурной прочности грунта

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».
В случае образования коагуляционных структур в пресной воде анизометрические частицы занимают упорядоченное положение, близкое к параллельному, при этом создаются более плотные структуры. Определяется это явление тем, что частицы, выпадая в пресной воде, сильно гидролизуются. При соприкосновении выпавших частиц возможно преобладание сил отталкивания, под воздействием которых частички, скользя друг по другу, занимают более плотное положение. Гольдшмидт и Лэмб объясняют различное строение структур ненарушенных морских и речных илов различными условиями процесса накопления осадков в ранней стадии диагенеза. К аналогичным выводам пришли Бьеррум и Розенквист, подтвердившие косвенными опытами указанное положение. Розенквист дал объяснение причин быстрого оплывания норвежских иллитовых глин, основываясь на выводах Гольдшмидта и Лэмба.

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).