Влияние структуры и текстуры грунтов на их свойства.

Среди магматических и метаморфических пород наиболее прочными к выветриванию являются породы с полнокристаллической равномернозернистой текстурой. Это объясняется 2 причинами: 1. С уменьшением размеров кристаллов снижается дефектность их структуры, 2. Увеличивается количество контактов между структурными элементами и таким образом снижается величина эффективного напряжения при приложении внешней нагрузки.

Породы с массивной текстурой не обладают анизотропией свойств и более устойчивы к выветриванию. Породы с плоскопараллельной текстурой, с полосчатой, плойчатой, флюидальной текстурами легче разрушаются при выветривании и под действием внешних нагрузок. Они обладают значительной анизотропией физических и физико-химических свойств. Для большинства таких пород характерен ярковыраженный кливаж, т.е. способность рассказываться по определённым направлениям. Наличие фазовых контактов между кристаллическими зёрнами магматических и метаморфических пород обуславливает их высокую прочность, измеряемую сотнями МПа, а так же обуславливают упругий характер деформирования в большом диапазоне допредельных нагрузок.

Свойства обломочных сцементированных пород.

Зависят от структурных особенностей зёрен и обломков и от состава и типа цемента. Наиболее устойчивыми и прочными являются среднеобломочные псаммитовые породы с равномерной средней и мелкозернистой структурой и кварцевым цементом базального типа. Наличие глинистого цемента снижает прочность сцементированных пород.

Многие свойства осадочных сцементированных пород почти линейно зависят от их пористости. С повышением пористости растёт водо- и газопроницаемость этих пород, снижается прочность и повышается деформированность.

Среди текстурных особенностей, влияющих на их свойства, следует назвать слоистость, с которой часто связана литогенетическаятрещеноватость.

Основным типом контактов между структурными элементами у обломочных сцементированных пород являются цементационные контакты, обуславливающие довольно высокую прочность этих пород: до 100-150 МПа. Присутствие глинистого цемента заметно ослабляет структурные связи в таких породах и при больших нагрузках этот цемент приводит к тому, что в породах проявляется вязкопластическое деформирование.

Среди хемогенных и органогенных осадочных пород наибольшей устойчивостью и прочностью обладают кристаллические известняки с равномерной, средней и мелкозернистой структурами.Слабыми являются карбонатные породы с оолитовой, органогенной, детритовой структурами. С увеличение пористости прочность хемогенных и органогенных пород снижается.

Значительный диапазон изменения прочности и различный характер деформирования хемогенных и органогенных пород обуславливается большим разнообразием их структурных связей. Одной из причин невысокой прочности ряда карбонатных и кремнистых пород (мел, мергель) является наличие в них структур смешанного типа.

Химические реакции и равновесия в грунтах.

Грунты является системами в которых при изменении термомеханические условий может протекать химические реакции, меняющие состав грунтов в результате окисления, восстановления, гидратация, растворение.

Описание этих реакций дается на базе теории химической термодинамики в соответствии с которой направленность и предел протекания любой химической реакции в грунтах зависит от соотношения термодинамических концентраций исходных веществ и продуктов реакции.

Направление химических реакций в грунтах можно определить с помощью уравнения Вант-Гоффа.

На основе уравнения можно провести расчеты условий существования различных минералов и химических соединений, оценить протекания различных химических реакций, химическое равновесия при различных термодинамических условий.

Растворимость грунтов.

Растворимостью грунтов называется их способность образовывать с другими веществами растворы, т.е. гомогенные смеси переменного состава.

Растворение рассматривается как комплексный процесс химической и физической природы. Количественно растворимость характеризуется максимальным количеством грунта, способным растворяться в данном растворителе при определенных Р и Т.

Растворимость грунтов определяется следующими основными факторами: химико-минеральным составом, структурно-текстурными особенностями, типом и свойствами растворителя, участием биоты, термодинамическими параметрами (Р и Т).

Растворимость твердых компонентов грунта обусловлена растворимостью составляющих его отдельных минералов и твердых органических примесей.

Химическая поглотительная способность грунтов.

Химической поглотительной способностью грунтов называется образование в них труднорастворимых соединений в результате протекания химических взаимодействий между твердой, жидкой и газовой фазами.

«Химическое поглощение» может осуществляться в грунтах несколькими путями:

1) в грунте могут образовываться труднорастворимые соединения в результате прямых химических реакций между имеющимися твердыми, жидкими и газовыми компонентами грунта и поступающими в него жидкими или газовыми компонентами.

2) за счет реакций ионного обмена.

3) за счет хемосорбции. Хемосорбция представляет вид адсорбции сопровождающейся необратимыми химическими реакциями между адсорбентом и адсорбатом с образованием труднорастворимых соединений.

Кислотно-основные свойства грунтов.

Кислотно-основные свойства грунтов определяют и их агрессивность. Все фунты характеризуются определенной кислотностью, под которой понимают свойство грунта, обусловленное его химическим составом, активностью и распределением ионов Н⁺. Универсальным показателем кислотно-основных свойств грунта является рН.

Актуальная (активная или реальная) кислотность грунта обусловлена свободными ионами Н⁺ порового раствора грунта, находящимися в равновесии с другими ионами.

Потенциальная кислотность грунта обусловлена ионами Н⁺ находящимися в его поглощающем.

Величина рН в грунтах формируется под влиянием многих факторов, она зависит от состава обменных катионов, химико-минерального состава грунта, содержания и состава водорастворимых солей, от характера минерализации грунтовых вод, климатических условий, техногенных воздействий и др.

Химическая и электрохимическая агрессивность грунтов.

Под агрессивностью понимают негативное химическое и физико-химическое влияние грунтов на строительные материалы инженерного сооружения, приводящее к разрушению его частей.

Химическая агрессивность влажных фунтов зависит от состава жидкого компонента, от состава растворимых солей и их концентрации. В этом случае