Гранулометрическая классификация грунтов СТБ 943-2007.

Гранулометрическая классификация грунтов В. В. Охотина.

Поверхность твердых компонентов грунта.

Межфазная граница твердый компонент – газ.

Молекулы твёрдой минеральной фазы, выходящие на поверхность кристалла, зерна или других элементов обладают избытком свободной поверхностной энергией. Наличие поверхностной энергии в грунтах, на границе твёрдый компонент- газ, обуславливает различные поверхностные явления: адсорбция газов, капиллярная конденсации и др. На границе твёрдой и газовой фаз может возникнуть двойной электрический слой.

Отрицательный заряд минеральных частиц компенсируется слоем катионов, потно сидящих на поверхности частиц, имеющих равный по величине, но противоположный по знаку заряд, поэтому двойной электрический слой в грунтах подобен конденсатору. А электрический потенциал падает.

Межфазная граница твёрдый компонент – жидкость.

Эта граница обладает поверхностной энергией, но меньшей чем граница твёрдый компонент – газ. На этой границе обладает смачивание, адсорбция, образование двойного электрического слоя.

Поверхностная плотность заряда – σ₀ образуют как бы внутреннюю обкладку конденсатора, а катионы, находящиеся в жидкости образуют внешнюю обкладку противоположного знака.

Граница твердое тело – биота.

Если биота будет агрессивной по отношению к минералу, то на этой границе минералы выветриваются и разрушаются под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов, под действием ферментов, в результате избирательного поглощения отдельных компонентов из кристаллической решётки.

Многие микроорганизмы и простейшие организмы несут электрический заряд. Вследствие этого биота может вносить определённый вклад в компенсацию поверхностного заряда или создание поверхностного заряда частиц грунта. Биота может влиять на параметры двойного электрического слоя.

Химические структурные связи в грунтах.

Химическая связь – взаимное притяжение атомов, приводящее к образованию молекул и кристаллов. К структурным связям химической природы относятся: 1. Ковалентная.2. Ионная.3. Металлическая.4. Водородная.

Химические структурные связи проявляются лишь на относительно небольших расстояниях (0,5-3,5 амстрен). По этой причине образование химических связей в грунтах возможно лишь при непосредственном фазовом контакте твёрдых частиц или при выпадении на контакте частиц кристаллических или аморфных новообразований. Разрушение химических структурных связей носит необратимый характер. Химические структурные связи придают грунту большую прочность и устойчивость к выветриванию.

Физические структурные связи в грунтах.

К физическим структурным связям в грунтах относятся связи, обусловленные действием физических полей разной природы (естественных или искусственных). К таким полям относятся гравитационное поле земли, электрическое поле, магнитное и поле механических напряжений.!!!

Гравитационные структурные связи.

Обусловлены действием на соседние частицы силы тяжести и проявляются они за счёт веса вышележащих пород. Под действием веса и давлений вышележащих пород частицы дисперсных грунтов плотнее прилегают друг к другу. В результате в грунтах проявляется эффект слёживания. Когда со временем сыпучий грунт превращается в связный или монолитный. Следует отметить, что не только гравитац. связи ответственные за слёживание грунтов, в этом процессе играют роль время.

Электрические структурные связи.

Обусловлены наличием у взаимодействующих частиц разноимённых электрических зарядов. Электростатические структурные связи являются дальнодействующими. По закону Кулона сила притяжения двух точечных зарядов, расположенных на расстоянии h в среде с диэлектрической проницаемостью (ε). В сухой воздушной среде электрический заряд у дисперсных частиц грунтов может возникать за счёт пьезоэффекта и трения частиц.

Связи магнитной природы

Эти связи образуются при наличие у частиц магнитного момента. Они являются дальнодействующими, расстояние на котором проявляется действие этих сил зависит от экранирующей способности среды, расположенной между взаимодействующими частицами. Количественно магнитная восприимчивость 2 частиц, обладающих магнитными моментами, так же описывается законом Кулона. Прочность единичного контакта, возникающего за счёт магнитного притяжения между частицами, не велика.

Связи механической природы.

Обусловлены физическим полем механических напряжений и эффектами сцепления и трения структурных элементов друг с другом. Величина силы трения Fтр определяется законом Амантона.

Механические структурные связи наиболее характерны для крупнообломочных и мелкообломочных несвязных грунтов.