Органическое вещество и органоминеральные комплексы в грунтах.

В составе грунтов органическое вещество встречаются часто. В осадочных породах оно может находиться в местах концентрированного скопления или в рассеянном виде. 90% органического вещества осадочных обломков связано с глинистыми породами.

Для органического вещества характерна высокая гидрофильность, влагоёмкость, высокая пластичность, низкая водопроницаемость, сильная сжимаемость.

Компоненты органического вещества обладают высокой физико-химической активностью по отношению минеральных компонентов грунта.

Все виды органического вещества являются продуктами разрушения существующих раньше организмов. Плотность органического вещества не более 1,25-1,8 г/см³.

В процессе разложения органических остатков часть органическою вещества приобретает молекулярно-дисперсное состояние и переходит в водный раствор. Присутствие минеральных веществ, особенно глинистых минералов, обладающих сорбционной активностью, способствует сорбции этой части органического вещества на поверхности частиц и образованию органо-минеральных комплексов (ОМК).

Образование органо-минеральных комплексов идёт на боковых склонах глинистых минералов. С увеличением дисперсности глинистых минералов площадь бокового скола увеличивается, что приводит к росту сорбционной способности.

Строение и свойства льда.

При отрицательных температурах поровая влага грунтов кристаллизуется и переходит в твердое состояние.

В обычных термодинамических условиях лед имеет гексагональную структуру, в которой в молекулах воды образуются правильные гексагональные ячейки.

Плотность льда составляет 0,02 г/см³. При 0⁰С обладает более высокой электропроводностью. Является цементом мёрзлых грунтов и придаёт им повышенную прочность.

В грунте лёд может находиться в виде цемента, включений, массивов. Общее содержание льда в грунте характеризуется льдистостью.

Классификация и свойства разных видов воды в грунтах.

Влажностные показатели.

Влажность, которую имеют грунты в условиях естественного залегания, называется естественной. Естественная влажность может быть выражена в весовых или объемных процентах или в долях единицы.

Объемная влажность – численно равна отношению объёма воды в грунте к объему всего грунта: ω=V_ω/V_tot*100%

Весовая влажность – численно равна отношению массы воды в грунте к массе твердого компонента ω=m_ω/m_sk*100%

Степень влажности (Sr) – характеризует относительную долю заполнения пор водой в данном грунте. Её величина численно равна отношению объёма воды к объёму пор Sr=V_ω/Vп

Для характеристики содержания различных категорий воды в грунтах используют следующие показатели:1. Влажность островной адсорбции ω_a

2. Максимальная гигроскопическая влажность ω_жд

3. Влажность макс. молекулярной влагоемкости ω_mmw

4. Влажность нижнего предела пластичности ω_P

5. Влажность нижнего предела пластичности ω_L

6. Влажность капиллярной влагоемкости ω_t

7. Полная влагоемкость ω_tot.

Влияние жидкой компоненты на консистенцию грунтов.

Наличие в грунтах воды различных категорий приводит к изменению их физико-химического состояния и консистенции. Консистенцией грунта называется его состояние, характеризующее способность сохранять свою форму без или при наличии внешнего механического воздействия.

Влияние связанной воды на консистенцию наиболее сильно проявляется у дисперсных, состоящих из отдельных частиц, грунтов.

Глинистые грунты предрасположены к воде и всегда содержат связанную воду. Если в них присутствует только адсорбционная вода, то они представляют собой довольно прочные грунты твердой консистенции. При наличии в них осмотической и капиллярной воды они приобретают свойство пластичности, податливости, липкости, капиллярной связности, легко деформируются и резко теряют свою прочность за счет увлажнения. При наличии в глинах свободной воды они приобретают свойство текучести и ведут себя как жидкообразные тела.

Вода оказывает влияние на состояние песчаных грунтов и супесей. При наличии в них только связанной воды пески обладают сыпучестью. При появлении в них капиллярной воды в песках постепенно проявляется капиллярная связность. При дальнейшем увеличении содержания воды они постепенно теряют капиллярную связность и растекаются, переходя в плывунное, или текучее, состояние.

Газовая компонента грунтов.

Газы в грунтах по условиям и особенностям генезиса могут быть природного и техногенного происхождения. Состав природных и техногенных газов существенно различен.

Газы природного происхождения. Среди них выделяется три генетические типа газов — геологического, атмосферного и биологического происхождения. Газы первой группы образуются за счет собственно геологических процессов (экзогенных и эндогенных); второй — в основном за счет газообмена с атмосферой; третьей — за счет жизнедеятельности организмов в грунтах.

Газы техногенного происхождения. Источниками возникновения техногенных газов в грунтах являются различные виды хозяйственной деятельности человека. Наибольшее количество техногенных газов образуется на урбанизированных территориях.

Газы в порах грунтов могут находиться в свободном, абсорбированном и защемлённом состоянии. Газы также присутствуют в воде, заполняющей поры, виде мелких пузырьков или в растворённом состоянии.

Абсорбированные газы удерживаются на поверхности частиц под воздействием молекулярных сил. Благодаря этим силам на поверхности частиц образуются полимолекулярные газовые плёнки, нижние слои которых находятся под давлением в несколько десятков и сотен МПа.

Живая компонента грунтов.

Живая компонента грунта подразделяется на макро- и микроорганизмы.

Макроорганизмы в грунтах живут в почве и подпочвенной толще. Их влияние на состав, строение и свойства грунтов ограничивается несколькими метрами на поверхности земли. Огромное количество растений своими корнями пронизывают почву и подпочвенную часть горных пород, уплотняя её и передвигая. Беспозвоночных животных содержится на 1 га от 12 млн. до 2 млрд особей. Влияние макроорганизмов на горные породы меньше чем микроорганизмов.

Микроорганизмы. Это группа, объединяющая весьма разнообразные организмы, которые видны только под микроскопом, т.к. их размеры очень малы.

Среди микроорганизмов выделяю водоросли, вирусы, простейшие животные.

По потреблению энергии различают организмы автоморфные и гетероморфные. Развитие автоморфных организмов происходит за счёт световой энергии или энергии окисления ряда неорганических соединений. Гетероморфные используёт для своей жизнедеятельности различные органические вещества. Различные представители микроорганизмов могут существовать в аэробных условиях и анаэробных условиях.

Встречаются организмы, живущие при отрицательных температурах (до -7) и живущие в горячих условиях, температура превышает 90 градусов. В процессе жизнедеятельности микроорганизмы могут вызывать процессы разрушения. Все минералы разрушаются микроорганизмами.