Термическое расширение и морозостойкость грунтов.

Грунты при изменении температуры способны изменять свои размеры. Это свойство грунтов характеризуется коэффициентами теплового линейного и объем­ного расширения, которые широко используются при расчетах в горном деле.

Если температуруt_x образца грунта повысить до температурыt_v то изме­нение линейных размеров образца А/ определится по формуле: Δl=αl(t2-t1)

где α — коэффициент теплового линейного расширения; l — первоначальные линейные размеры образца грунта. Отсюда коэффициент теплового линейно­го расширения может быть определен как α=Δl/l(t2-t1)

Величина коэффициента теплового объемного расширения горных пород (β) приблизительно в три раза выше значений коэффициента теплового ли­нейного расширения (β=3α). Величина коэффициента теплового линейного расширения осадочных, магматических и метаморфических грунтов колеб­лется в пределе (0,2—3,4)*10 ^-5 1/К.

Под морозостойкостью понимают способность фунтов сопротивляться воздействию отрицательных температур. Она обычно оценивается числом цик­лов замораживания и оттаивания фунтов и соответствующей потерей их проч­ности, а также коэффициентом морозостойкости (К_м), представляющим отно­шение предела прочности при сжатии образцов после замораживания к пре­делу прочности при сжатии сухих образцов.

Уменьшение прочности фунтов и их последующее разрушение при воз­действии отрицательных температур происходит под влиянием двух основных причин. Первая обусловлена внутренними напряжениями, возникающими в горных породах из-за разности коэффициентов объемного расширения слага­ющих минералов и резкой неоднородностью температур в разных слоях при охлаждении пород. Вторая главная причина обусловлена разрушающим воз­действием замерзающей воды, находящейся в порах горных пород. Вода, пре­вращаясь в лед, увеличивает свой объем на 9%.

Морозостойкость скальных фунтов зависит от теплофизических и проч­ностных свойств породообразующих минералов, прочности связи между от­дельными зернами, характера увлажнения породы, ее структурно-текстурных особенностей, степени измененности и ряда других факторов.

Показатели, характеризующие электрические свойства грунтов.

Способность грунтов проводить и поглощать электрический ток широко используется в процессе инженерно-геологических исследований, при осушении и электрооттаивании грунтов. Электрические свойства грунтов исполь­зуются при расчете заземляющих устройств электростанций, линий электро­передач, для расчета защитных устройств в целях борьбы с коррозией трубо­проводов и т.д. Наиболее важными электрическими свойствами грунтов явля­ются электропроводность, поверхностная проводимость и диэлектрическая проницаемость.

Электропроводность грунтов — способность грунтов проводить элек­трический ток. Это свойство характеризуется величиной удельной электропро­водности (σ) или удельного электрического сопротивления (ρ):

явление «сверх­проводимости» глин в растворах электролита низких концентраций связано с наличием ионов двойного электрического слоя (ДЭС) и их участием в фор­мировании как бы добавочной электропроводности, называемой поверх­ностной проводимостью (σ_s).

Основной характеристикой диэлектрических особенностей грунтов явля­ется их диэлектрическая проницаемость. При изучении грунтов обычно пользуются безразмерной относительной диэлектрической проницаемостью (ε), которая показывает, во сколько раз электрическая сила, действующая на любой заряд в данной среде, меньше, чем в вакууме.

Электрокинетические свойства грунтов.

Электрокинетические св-ва г .Электрич явления – процесы возникающие в дисперстных системах за счет наличия в них ДЭС. И способности диффуз части дэс тангенциально смещяться относит неподвижной адсорбционной части при различных внешних воздействиях на систему. Среди электкинетичявл выделяют:

1)электроосмос2)электрофорез3)потонциалы и ток течения 4)потонциалы и ток оседания

Электроосмос – движение жидкости в дисперстнойсреде под действием приложенной к ней разности электричпотонциалов. Причиной явл наличие дэс на пов-ти ТВ фазы в дисперстной системе. Если ч-з такую систему пропускать постоянный эл ток то катионы диффузной части дэз начнут двигатсо к отрицат полюсу т.е к катоду увлекая за собой молекулы гидратированной осмотической воды дэс. Происходит смещение катионов дэс по плоскости скольжения.

Электрофарез – это движение дисперстных частиц под действием приложенной к системе разности электр потенциалов. Причины э-за наличие дэс вокруг заряженных дисперстных частиц. Если сами частицы заряжены отрицательно то ихзаряд компенсируется катионами дэс. В целом частицы в жидкости остаюццаэлектронейтральны. При наложении на систему постоянного эл поля происходит разрыв дэс по плоскости скольжения в рез-те чего частицы получают некоторый отрицат заряд и начинают двигаться к положит заряженному электроду в рез-те возникает э-з.

Магнитные свойства грунтов.

Все г в той или иной степени обладают магнсв-ми. Г характеризуюцца магнитной восприимчивостью, которая численно = отношению намагниченности I напряженности внешнего магнитного поля H. Æ= i\H

Объемная и удельная восприимчивость χ-хи хи=æ\ρ

По велечине и знаку магн восприимчивость г подразделяеццо на :

1)диамагнетики( меньше 0) 10 в -7

2)Парамагнетики(больше 0) 10 в -6

3) ферромагнетики (больше 0) 10 в минус 5.

Диамагнетики- отсутствие магнитного момента в 0 магнитном поле. Не обладают постоянным магн полем. К ним относятся многие самородные минералы ( медь цинк серебро золото графит) а также кварц гипс ангидрит галит . среди г п к чистым д м.б. отнесены каменная соль мел известняк.

Парамагнетики – их атомы обладают постоянным магн полем. Ввиду хаотичности распредления моментов отдельных атомов вцелом образец парамагнетика не намагничивается. Под влиянием внешнмагн поля атомы преобретаютнекоторую ориентировки. К п относятся пирит рутил эпидот авгат рог обманка сидерит доломит биотит и др.

Ферромагнетики – при отсутсвиивнешнмагн поля ф не магнитны. При наложении внешнего магн поля, магн поле доменов ориентируется и после снятия внешнего магн поля часть намагниченности остается. Железо и б-во минералов группы железа.

Магнсв-ва г и гп зависят от их стр и текстур особенностей. Наибольшая в-на магн восприимчивости характерна для основных г.п.

Для осадочныхгпхар-на остаточная намагниченность. Она зависит от хар-ра уплотнения гп и их стр-текстурных особенностей. Это проявляется в анизотропии магнитных свойств.