Диффузионные свойства грунтов.

Диффузией назывсамопроизвольныый процесс выравнивания концентрации одного в-ва в объеме другого под влиянием теплового движения атомов ,молекул или более крупных частиц. При стационарной диффузии скорость одномерного диффузионного потока в-ваопредел 1м закомномФика: d_m\dt=-DSd_c\d_x где m –масса в-ва, t-время, d- коэф молекул диффузии в-ва S- площадь поперечного сечения, c- концентрации в-ва, x-направлени диффузии.

Нестационарная диффузия описывается 2м законом фика д ц по д т = д *(сигма квадрат *ц /сигма икс квадрат)

Для водонасыщеных пористых сред в-на диффузии соствляет 10^-6 см²\c. Основные рез-ты эксперементальных исследований диффузии сводятся к след :

1) при понижении влажности отмечено замедление диффузии растворов солей в грунтах

2)соли не дефундируют в грунтах если влажность г ниже мах гироскопичности.

3)катионы и анионы различных солей имеют различную скорость диффузии

4)при совместной дифф в г различных ионов солей одни способны ускорять а другие замедлять скорость движ по сравнению с той которая набладаецца при диффузии каждой из этих солей в отдельности.

5) диффузия осложняется в рез-те адсорбции и сопутственном перемещении влаги.

Осмотические свойства грунтов.

Осмос – движение растворителя через полупроницаемую перегородку причиной которого является наличие градиента концентрации.

При осмосе в р-ре создается избыток давления – осмотическое. Оно в равновестной системе описывается уравнением ванг-Гофа. Pосм=iRTCR-газовая постоянная T-абсолтемпература C- молярная концентрация раствора и коэф ванн-гофа.

Скорость осмотического передвижения влаги в дисперстных грунтах можно выразить в ф-ле аналогичной закону Дарси Vосм = Kосм Косм = 10^-5 см⁵\моль*с

В природных условиях наблюдается осмос когда осмотич поток направлен на встречу градиента концентрации и наблюдаецца аномальный осмос когда поток влаги направлен по градиенту концентрации. Прична аномального осмоса – диффундирующие ионы захватывают собой молекулы воды. В наибольшей степени осмотичпроцы в гпрояв при наличии в них развитых 2х элементарных слоев (ДЭС).

Набухаемость грунтов.

Набухаемость – это способность грунтов увеличивать свой объём, и развивать давление набухания в процессе их гидротации и взаимодействия с химическими растворами.

Набухание наиболее выражено в слабосцементированный, переуплотнённых глинистых грунтах, формирующихся в условиях засушливого климата и содержащих глинистые минералы с раздвижной кристаллической решёткой, а так же органические вещества.

Набухание обусловлено капиллярными, осмотическими и адсорбционными процессами, среди которых основную роль играют осмотические процессы.

Набухание характеризуется следующими показателями:

1. Относительной деформацией набухания (степень набухания). Эта величина равна отношению абсолютной деформации образца, свободно набухшего в условиях невозможного бокового расширения к первоначальной высоте образца с исходной влажностью.

2. Давление набухания. Это давление которое грунт оказывает на внешнее ограничение в процессе своего набухания. Измеряется в МПа. Численное значение от 0 до 1,5 МПа.

3. Скорость набухания. Определяется как отношение степени набухания ко времени набухания.

4. Период набухания. Называется время в течение которого завершается процесс набухания образца и скорость набухания становится равной нулю.

Среди факторов, влияющих на набухание грунтов выделяют внешние (внешние давление и температура) и внутренние (химико-минеральный состав, структура, текстура, начальная плотность и влажность, состав и концентрация электролитов порового раствора, обменные катионы) факторы.

Усадочность грунтов.

Усадочьностью называется способность грунта уменьшать свой объём в процессе дегидратации. Свойство усадочности наиболее характерно для дисперсных грунтов с коагуляционными структурными связями (илов, торфов, глин).

Причинами уменьшения объёмов грунтов при их обезвоживании является уменьшение толщины водных плёнок вокруг частиц и постепенное сближение частиц и преобразование коагуляционных контактов в точечные, в результате объём грунта и его пористость постепенно уменьшается.

Усадочность грунтов характеризуется следующими показателями:

1. Относительная линейная усадка (ε_sh) – это отношение абсолютной линейной деформации усадки образца ∆h к его начальной высоте h_0.

2. Относительная объёмная усадка (b_sh) – отношение абсолютной объёмной деформации усадки образца к его начальному объёму.

3. Влажность предела усадки (W_sh) – это такая влажность, ниже которой усадка не происходит.

4. Коэффициент усадки (𝛽_sh). 

Формирование усадки грунта по мере его обезвоживания во времени является стадийным процессом. Выделяются 5 стадий усадки, отличающихся друг от друга, как интенсивностью усадки, так и степенью и характером обезвоживания грунта.

1. Стадия структурной усадки, происходит обезвоживание крупных пор и усадка невелика.

2 стадия. Стадия нормальной усадки. На этой стадии происходит пропорциональное и значительное изменение влажности о объёма грунта.

3 ст. Нелинейной усадки. Происходит потеря осмотической воды и деформация грунта невелика.

4 стадия. Безусадочная стадия. На этой стадии теряется вода микрокапилляров и полимолекулярной адсорбции.

5 стадия. Остаточная стадия. Она может характеризоваться частичным увеличением объема грунта из-за снятия капиллярного поджатия. Иногда эта стадия может отсутствовать.

В процессе усадки в грунте возникают различные напряжения, действующие на контактах частиц. Вследствие неравномерности их действия, в грунте возникают трещины, называемые трещинами усадки.

Водопрочность грунтов.

Водопрочностью грунтов называют их способность сохранять свою механическую прочность и устойчивость в водной среде.

Водопрочность грунтов характеризуют поихразмокаемости, размягчаемости и размываемости. 

Размокаемость грунтов.

Размокаемостью называется способность грунтов призамачивание в спокойной воде терять свою связность и превращаться в рыхлую массу с полной потерей прочности. Размокаемость грунтов происходит в результате постепенного ослабления неводостойких структурных связей между элементарными частицами или агрегатами грунта в процессе из гидротации. Способностью к размоканию обладают дисперсные грунты, а также слабосцементированные осадочные и искусственные грунты с растворимым, неводостойким или глинистым цементом.

Показателями размокаемости грунтов являются:

1. Время размокания – это интервал времени в течении которого образец грунта, помещённый в воду, теряет связность и распадается на структурные элементы разного размера.

2. Скорость размокания. Оценивается по относительной потере массы за время ∆t.

3. Характер размокания. Оценивается визуально на образцах или выработках.

Сухие грунты или грунты с незначительной влажностью, как правило, размокают значительно быстрее.

Размягчаемость грунтов.

Размягчаемостью называется способность скальных грунтов снижать свою прочность при взаимодействии с водой.

Механизм размягчения заключается в ослаблении структурных связей между частицами, зернами, кристаллами, в результате проникновения в промежутки между ними молекул воды и снижения про этом поверхностной энергии частиц.

Показателем размягчаемости грунтов является коэффициентразмягчаемости (k_sof), которые представляет собой отношение пределов прочности грунта на одноосное сжатие.

По размягчаемости скальные грунты делятся на 2 категории:

1. Размягчаемая k_sof<0,75

2. Неразмягчаемыеk_sof>0,75

Размываемость грунтов.

Называется способность грунтов разрушаться под влиянием движущейся воды, воздействующей на грунтовую толщу.

 В зависимости от характера и направления водного воздействия различают:

1. Поверхностную размываемость грунта, обусловленную действием текучестью вод вдоль поверхности грунта.

2. Лобовоюразмываемость грунта, обусловленную фронтальным действием волны на фронт.

3. Суффозионнаяразмываемость грунта. Обусловлена выносом частиц грунта из массива водным потоком.