Морозное пучение глинистых пород

17.06.2018
Морозное пучение — это воздымание поверхности земли при образовании скоплений льда в грунтах. Амплитуда бугров пучения зависит от капиллярности и водопроводимости (transmittanсу) глинистых грунтов, интенсивности промерзания, от перегрузки или вертикального давления, а также от положения уровня грунтовых вод. Тейбер убедительно продемонстрировал, что морозное пучение обусловлено перемещением воды в зону промерзания в количестве, соответствующем объему образующегося бугра пучения. Увеличение объема воды при замерзании в этом процессе не играет существенной роли. Действительно, явление пучения можно моделировать путем промерзания почв, насыщенных такими жидкостями, объем которых уменьшается при их замерзании, как, например, нитробензол и бензин.

Бесков показал, какую важную роль играют гранулярный состав и текстура глинистых грунтов при морозном пучении. Он заключил, что пучение не будет иметь места в грунтах, содержащих меньше 30 вес.% фракций, проходящих через сито 0,062 мм, или меньше 55 вес.% фракций, проходящих через сито 0,125 мм. В большинстве случаев пучение не будет развиваться, если глинистые грунты содержат меньше 50% фракций, проходящих через сито 0,062 мм. Планк и Дрейк показали, что при добавке к песку 5% пластичной глины может возникнуть морозное пучение, а при добавке 10—20% глины морозное пучение развивается очень интенсивно. Однако при больших содержаниях пластичной глины, например порядка 40%, морозного пучения практически не происходит. Миленц и Кинг считают, что наиболее чувствительны к морозному пучению грунты, занимающие промежуточное положение между тонкозернистыми песками или крупнозернистыми алевритами и твердыми глинами. В твердых глинах не образуются линзы льда вследствие их очень низкой проницаемости.

Энделл показал относительное влияние каолинита, натриевого монтмориллонита и кальциевого монтмориллонита на скорость морозного пучения в искусственных смесях этих минералов с кварцевым порошком (фиг. 5-17). В случае натриевого монтмориллонита отмечается наименьшая интенсивность пучения, а в случае каолинита — наибольшая.


Согласно Ламбу, при низких содержаниях иллитовой, каолинитовой или монтмориллонитовой глины в песчано-глинистых смесях способность к морозному пучению наиболее выражена у смесей с иллитовой глиной и наименее — с монтмориллонитовой глиной; при высоких содержаниях глины наибольшей способностью к морозному пучению обладают смеси с каолинитовой глиной, а наименьшей — смеси с монтмориллонитовой глиной (фиг. 5-18). Исключение составляет железистая разновидность монтмориллонита, которая больше способствует морозному пучению, чем каолинит. При небольших содержаниях монтмориллонита способность смесей к морозному пучению варьирует в зависимости от состава обменных катионов, которые по степени уменьшения склонности смесей к морозному пучению располагаются в следующем порядке: железо, магний, калий, кальций и натрий. По склонности к морозному пучению монтмориллонитовые глины различаются в сто раз сильнее, чем по составу обменных катионов. Согласно Ламбу, склонность хлоритовых глин к морозному пучению такая же, как и у каолинитовых глин, а у аттапульгитовых глин она очень велика.

Ламб изучил также влияние добавок химических веществ на развитие морозного пучения и пришел к выводу о том, что диспергирующие добавки снижают интенсивность морозного пучения, а агрегирующие добавки почти не оказывают на него воздействия.

Обсуждение


Приведенные данные указывают, что глинистые минералы, обеспечивающие высокую проницаемость пород, имеют и наибольшую склонность к морозному пучению. Этого и следовало ожидать, поскольку в глинистых грунтах с низкой проницаемостью не может просачиваться столько воды, сколько необходимо для роста линз льда.

Следует помнить о том, что наличие трещин, позволяющих воде просачиваться через глинистые грунты, может затушевать влияние других факторов на морозное пучение таких грунтов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: