Контактное взаимодействие. Сцепление между глинистыми частицами.

Глинистые частицы и микроагрегаты образуют коагуляционные и переходные контакты. Пространство между частицами – поры – неоднородно. Размеры пор определяются размерами частиц. Доля наиболее крупных пор относительно невелика и составляет единицы процента. В частности, анализ показал, что поровое пространство глинистых пород с матричной микроструктурой представлено четырьмя категориями пор со средним эквивалентным диаметром 0,06; 0,42; 3,3 и 12,3 мкм. Их распределение по эквивалентным диаметрам и периметрам носит прерывистый характер.

Понятие контакта и его роль в исследовании микроструктуры грунта весьма важны. Они лежат в основе теории контактных взаимодействий. Формирование структурных связей в грунтах происходит не по всей межфазной поверхности, а только в местах их максимального сближения – контактах. В частном случае коагуляционных контактов между частицами существует равновесие сил притяжения и отталкивания. Наличие на контакте равновесной прослойки жидкости обусловливает способность контактов обратимо разрушаться при механических воздействиях, восстанавливаясь затем до первоначальной прочности.

Контакты могут иметь следующие геометрические разновидности: базис-базис (при параллельном положении базальных плоскостей), базис-скол (базальные плоскости образуют ненулевой угол), скол-скол (касание краями частиц – наименее устойчивый контакт). С числом контактов должно быть связано понятие структурной неустойчивости и переуплотнения грунтов.

Прочность глинистых грунтов с нарушенными и ненарушенными структурными связями при одинаковой исходной плотности и влажности оказывается различной: в первом случае значительно меньшей, чем во втором. Различают сцепление восстанавливающееся (обратимое) после разрушения и невосстанавливающееся (необратимое). Сцепление бывает первичным и бывает сцепление упрочнения. Первичное сцепление между глинистыми частицами обусловлено электростатическим, молекулярным и магнитным их взаимодействием. Сцепление упрочнения формируется в результате скрепления частиц природным цементом. Наряду с силами сцепления прочность глинистых грунтов определяется и силами внутреннего трения между частицами. Однако точное выделение составляющей трения и сцепления представляет большие трудности.

Максимальная прочность грунтов природного сложения определяется в основном прочностью кристаллизационных связей. После разрушения структурных связей прочность грунтов значительно уменьшается и определяется главным образом сопротивлением трения и механическим взаимодействием частиц.