Общие положения. Определение набухания грунтов

1 2 3 4 5

Определение набухания грунтов

Лабораторная работа № 8

Анализ результатов

Обработка результатов

1.1. Рассчитывается процент распада породы по формуле

, (1)

где – распад породы, %;

– начальная числовая отметка;

– числовые отметки в процессе размокания.

5.2. Рассчитывается скорость размокания как отношение распада породы к интервалу времени от начала опыта :

, (2)

5.3. Строится график зависимости величины распада породы от времени и скорости размокания от времени . По оси абсцисс откладывается время t, а по оси ординат – числовые характеристики

6.1. Производится анализ кривой кинетики размокаемости или . При быстром размокании кривая имеет крутой подъём и в конечной стадии она, как правило, выполаживается. При медленном размокании кривая имеет постепенный подъём и характеризуется большей продолжительностью процесса.

6.2. Описывается характер распада образца:

– распад на мелкие частицы;

– распад на средние частицы;

– распад на крупные частицы.

В целом характер размокания у различных пород различен. Одни распадаются сначала на более или менее крупные куски или комки, другие сразу же на мелкие частицы и проваливаются через сетку. Некоторые образцы вначале набухают, затем разваливаются на крупные комочки, с последующим распадом на мелкие частицы. Образцы водоустойчивых пород в воде обычно сохраняют свою форму и объём без изменений продолжительное время.

6.3. Определяется степень водоустойчивости породы (согласно п. 1.2.).

6.4. Приводятся числовые значения показателей размокаемости: . Показатели размокаемости используются при инженерно-геологических расчётах.

1.1. Набухание – это способность пород увеличивать объём в процессе смачивания их водой. Обратное явление – сжатие породы при смачивании называется усадкой. Эти явления, также как и размокаемость, характеризуют водоустойчивость пород.

1.2. Способностью к набуханию обладают, главным образом, глинистые породы и породы, содержащие глинистый материал. Чем больше в составе породы глинистых частиц, тем сильнее она набухает. Некоторые разности глинистых пород при увлажнении могут увеличивать объём на 25–30 % и создавать давление 0,1–1,1 МПа. Различные глинистые минералы набухают неодинаково. Наибольшей способностью к набуханию обладают минералы группы монтмориллонита.

1.3. Способность к набуханию связана с гидрофильным характером глинистых минералов. Причиной набухания является увеличение толщины водных (гидратных) оболочек физически связанной воды (осмотической) вокруг глинистых частиц (мицелл). Набухание происходит при наличии разности в концентрации солей в поровом растворе и в воде, окружающей породу. Если концентрация внешнего раствора меньше концентрации порового раствора, происходит её набухание. Набухание идёт тем интенсивнее, чем выше разность концентраций солей и максимальна в дистиллированной воде. При обратном соотношении концентраций порового и внешних растворов наблюдается усадка породы.

Факторы набухания пород те же самые, которые определяют и их способность к размокаемости: а) минеральный и гранулометрический состав: б) состав обменных катионов; в) характер внутренних связей частиц породы; г) химический состав и концентрация внешнего водного раствора.

1.4. Для характеристики набухания пород используются следующие показатели: а) величина набухания – определяется по изменению объёма или высоты образца породы и выражается в процентах или долях единицы; б) влажность набухания – влажность породы в процентах, при которой прекращается увеличение объёма породы; в) давление набухания – давление в мегапаскалях (МПа), порождаемое набуханием породы при невозможности её объёмной деформации.

1.5. Набухание и усадка глинистых пород – это явления, которые способствуют возникновению деформаций различных поверхностных и подземных сооружений и созданию, в определенных условиях, аварийных ситуаций.

Набухание пород необходимо учитывать при сооружении котлованов, каналов, плотин, водохранилищ, когда изменяются гидрогеологические условия местности и в породы поступает вода иного состава и иной концентрации солей, чем имеющаяся поровая вода.

Показатели набухания пород используются для расчётов устойчивости бортов карьеров, крепей выработок и отвалов обогатительных фабрик. Набухание пород отрицательно влияет на состояние горных выработок. В сочетании с горным давлением оно вызывает явление пучения пород и приводит к деформации и разрушению крепи выработок, железнодорожных путей и т.д.