Связность, липкость, набухание и усадка грунтов

Связность грунтов — способность сопротивляться внешнему уси­лию (нагрузкам), стремящемуся разъединить частицы грунта. Связность — это способность тонкодисперсных грунтов образовывать после смачивания их водой и последующего компактную массу, не распадающуюся на отдельные элементарные частицы.

Водоподъемная способность грунтов зависит от ряда факторов, среди которых наиболее важное значение имеют зерновой, агрегат­ный и минералогический состав грунта, сложение и слоистость, а также степень первоначального увлажнения и др.

Пылеватые супеси и суглинки, обладающие мелкими порами, особенно если они уплотнены, характеризуются значительной высо­той капиллярного поднятия, однако меньшей, чем может быть получена расчетом, исходя из размеров их пор. Движение капил­лярной воды в таких грунтах происходит весьма медленно.

Рис 3.1. Высота капиллярного поднятия воды в грунтах в зависимости от времени 1:I — супесь легкая крупная; 2 — суглинок тяжелый пылеватый; 3 — глина покровная пылеватая

В глинах, особенно при сильном их уплотнении, характери­зующихся наиболее тонкой волосной пористостью, капиллярное поднятие обычно не превышает 1,5...2 м. Это объясняется сильным набуханием глинистых частиц, повышением вязкости воды в тонких порах, наличием в них защемленного воздуха и др. Вода при этом, покрывая тонкой пленкой глинистые частицы или их микро­агрегаты, как бы закупоривает (кольматирует) тончайшие волосные промежутки между ними (рис; 4.5). По этой причине в дейст­вительности наибольшая высота капиллярного поднятия наблюда­ется в грунтах, средних по зерновому составу и с неплотным сло­жением (в покровных суглинках и лёссовых грунтах). В таких грунтах капиллярная вода поднимается на высоту 2...3 м в течение 6...12 месяцев.

Большие различия в высоте капиллярного поднятия воды и скорости ее передвижения в разных грунтах могут вызываться влиянием коллоидно-химических свойств грунта, наличием в грунте обменного натрия или кальция, гумусовых веществ или водорастворимых солей.

Так, присутствие в грунте обменного натрия (в солонцах) приводит к разрушению микроагрегатов грунта, вызывает сильное набухание глинистых частиц в воде, в результате чего мельчайшие поры заполняются пленками прочно связанной воды, что приводит к прекращению капиллярного передвижения воды.

Наиболее распространенный способ сравнительного определения водоподъемной способности заключается в непосредственном наблюдении за каппилярным поднятием воды в грунте с нарушенной естественной структурой. Грунт после размельчения загружают в высокую (до 2 м) стеклянную трубку, нижней конец которой закрывают сеткой или марлей, погружают в сосуд, уровень воды в котором поддерживают постоянным на протяжении всего опыта. При этом проводится наблюдение за высотой и скоростью капиллярного поднятия в исследуемом грунте, что заметно по его потемнению.

Количество капиллярно-подпертой воды, как видно из кривой (рис 3.2 ,а), которое может удерживаться в пределах капиллярной каймы для определенного объема грунта, может быть различным. Чем больше расстояние от зеркала грунтовой воды, тем меньше количество капиллярно-подпертой воды, а следовательно, тем меньше влажность грунта в данном объеме. Из этого следует, что так называемая капиллярная влагоемкость грунта не является постоянной величиной. Помимо мощности слоя величина капиллярной влагоемкости (КВ) зависит от высоты над зеркалом грунтовой воды, на которой находится этот слой грунта. Чем меньше высота, тем больше величина капиллярной влагоемкости.

Рис 3.2. Схема распределения влаги в промочен­ной однородной толще грунта (по А. А. Роде):.а — влажность грунта в % от общей пористости и от массы грунта; б — схематическое распределение влаги в капиллярах разного размера; / — подвешенная влага; 2 — капиллярная кайма; 3 — водоносный горизонт