Виды структуры.

Различают три основных вида структуры грунтов осадочного происхождения: зернистую, сотообразную (губчатую) и хлопьевидную.

Рис. 2.5. Основные виды структуры

грунтов осадочного происхождения.

а) зернистая;

б) сотообразная (губчатая);

в) хлопьевидная.

Зернистая структура характерна для несвязных грунтов, в которых преобладают силы тяжести твёрдых частиц по сравнению с коллоидными (осмотическими) силами, в результате чего наблюдается наибольшее число контактов твёрдых частиц с твёрдыми частицами (рис. 1.5.а). Размер контактных площадок зависит от формы минеральных частиц, а возникающие в контактах электромолекулярные силы зависят от соотношения поверхности частиц и минералогического их состава. Так как силы взаимодействия между твёрдыми частицами намного меньше по сравнению с их весом, то частицы падают свободно, скатываясь в углубления, и образуют зернистую структуру. Взаимное расположение отдельных частиц в грунте зависит от условий отложения и может варьироваться от рыхлого до плотного.

Сотообразная (губчатая) структура свойственна глинистым грунтам (рис. 2.5.б). При свободном падении частиц в воде в точках соприкасания они будут соединены адсорбированными плёнками воды. Если силы сцепления в точках соприкасания падающей частицы с ранее осевшими настолько значительны, что превзойдут силу веса частицы (при очень малых частицах), то оседающие частицы остаются там, где они вначале коснулись осадка. В результате этого структура становится сотообразной, или губчатой.

Хлопьевидная структура (рис. 2.5.в) образуется при осаждении в воде коллоидных частиц. Если размеры минеральных частиц менее 1 мК, то они уже будут обладать свойствами коллоидных частиц, и при погружении в воду долгое время будут находиться во взвешенном состоянии. Если в суспензию прибавить несколько капель электролита (CaCl₂ или др.), то силы отталкивания между частицами уменьшатся, и частицы получают возможность сближаться. При столкновении частиц возникает начальное трение, частицы слипаются и выпадают хлопьевидной массой. Подобным путём образуются сложные хлопьевидные структуры.

При полном диспергировании глинистого осадка, когда минеральные частицы не слипаются в агрегаты, в зависимости от насыщения теми или иными ионами, образуются следующие два вида весьма рыхлой структуры глинистых осадков: флоккулентная карточная для CA-каолинита (рис. 2.6.а) и палочно-соломенная для полностью диспергированного Na-каолинита (рис. 2.6.б).

Рис. 2.6. Структура полностью диспергированных глинистых осадков:

а) Ca-каолинита;

б) Na-каолинита.

Эти данные показывают влияние на структуру осадков насыщения теми или иными ионами.

Структура природных грунтов, особенно глинистых, весьма сложна. Наряду с разнообразием частиц, участвующих в строении грунта, имеет существенное значение и наличие в воде электролитов, коллоидов, органических склеивающих частиц и др. На рис. 2.7. изображена структура глины из естественных морских отложений, исследованная А. Казагранде.

Рис. 2.7. Структура глины морских отложений:

1 – частицы глины;

2 – уплотнённые коллоиды;

3 – зёрна песка.

Между относительно крупными частицами песка расположены частицы глины и хлопьевидные скопления коллоидных частиц, образующих губчатую структуру. В местах сближения частиц песка хлопьевидные скопления коллоидных частиц значительно уплотнены.