Файл: Кушнарев Д.М. Использование энергии взрыва в строительстве.pdf

где W — влажность в % ; ô — объемный вес в г/см3; п0бщ — общая пористость в % •

Величина коэффициента водонасыщения изменяется от нуля (для абсолютно сухого грунта) до единицы (при полном насы­ щении пор грунта водой).

Наибольшее заполнение пор достигается при вакуумировании и принудительном насыщении (98—100%). меньшее — при свободном насыщении в течение 45 суток (85—95%) и кипячении (90—95%). При свободном насыщении в течение пяти суток степень заполнения пор относительно низкая (35—60%).

Понятия о набухании, пластичности, проницаемости, водопрочности и плывунности грунтов

Набухание — это увеличение объема грунта в процессе смачива­ ния. Способность к набуханию связана с гидрофильным харак­ тером глинистых минералов и большой удельной поверхностью глинистых грунтов.

Большинство исследователей считает, что процесс набухания носит осмотический характер и причиной его является разница концентраций порового раствора и воды, окружающей грунт. Если концентрация порового раствора больше, чем в свободном растворе, то объем грунта увеличивается, и наоборот.

Набухание грунта обусловливают следующие основные фак­ торы:

1) природа грунта, т.е. минералогический и гранулометриче­ ский состав, состав обменных катионов, тип текстуры грунта, начальные плотность и влажность грунта; 2) концентрация и химический состав водного раствора; 3) действующая нагрузка.

Величина набухания является одним из основных показате­ лей инженерно-геологических свойств горных пород при расчете крепи горных выработок, выемок, котлованов под сооружения и пр. Она позволяет прогнозировать состояние грунта при изме­

где Rv, Rg, Rh — степень набухания в %, определенная соответ­ ственно по изменению объема, веса и высоты образца; Ѵя, Ѵк — первоначальный и конечный объемы образцов в см3; gH, gK —

нии. При высыхании влажного грунта удаляется свободная и ка­ пиллярная вода, уменьшается толщина пленок связанной воды, окружающих грунтовые частицы, в результате чего они сбли­ жаются под влиянием сил молекулярного притяжения.

Максимальная усадка соответствует полному удалению во­ ды из грунта и характеризуется следующими величинами:

/. =ZüizA< loo-

телям пластичности и естественной влажности судят о консис­ тенции грунта. Пределы и число пластичности косвенно харак­ теризуют минералогический состав и дисперсность грунта.

Существуют различные методы определения пределов пла­

це раскатывания грунта в шнур (ГОСТ 5183—64 и ГОСТ 5184—64);

114

Проницаемость — это способность пористой среды пропускать жидкости или газы при наличии перепада давления. За едини­ цу проницаемости принят 1 дарси—-расход 1 см3/сек жидкости вязкостью 1 спз, полностью насыщающей поровые каналы, че­ рез поперечное сечение породы 1 см3 при ламинарном режиме и перепаде давления 1 атм на 1 см длины.

Проницаемость грунтов зависит от открытой пористости, удельной поверхности и извилистости поровых каналов породы, а также от давления, испытываемого жидкостью или газом. Для горных пород проницаемость изменяется в широких пределах — от нескольких дарси до десятых, сотых и даже тысячных долей миллидарси (мд).

К проницаемым породам относятся кавернозные и, особен­ но, закарстованные п трещиноватые карбонатные породы, а так­ же трещиноватые магматические породы. Пористость этих по­ род, как правило, более 20%.

Полупроницаемыми являются породы с коэффициентом про­ ницаемости от 0,1 до 10 мд: песчаники, алевриты, а также не­ которые карбонатные породы (мелкотрещнноватые меловидные известняки п доломиты).

Практически непроницаемыми являются породы с коэффи­ циентом проницаемости менее 0,1 мд: гипсы, ангидриты, сильно сцементированные песчаники и алевролиты, плотные мел и меловидные известняки, невыветрелые магматические породы, Пористость их обычно не превышает 6—8%- Отсутствие прони­ цаемости этих пород обусловлено изолированностью пор. В паправлении слоистости пород проницаемость выше, чем в перпен­ дикулярном направлении (явление анизотропии).

ды для какой-либо жидкости или газа при одновременном нали­ чии их в породе;

фильтрации потока через пористую среду. Чаще всего коэффи­ циентом проницаемости оценивают скальные и полускалыіые грунты. Связные и несвязные грунты (глинистые и песчаные) обычно характеризуются коэффициентом фильтрации, который отражает их водопроницаемость, т. е. способность пропускать че­

116

коэффициентом фильтрации и коэффициентом проницаемости существует следующая зависимость:

где Y — удельный вес воды; ц. — вязкость жидкости в спз; g— ускорение силы тяжести; ѵ — кинематический коэффициент вяз­ кости.

В табл. 8 приведены значения проницаемости некоторых рых­ лых и плотных грунтов в зависимости от их пористости.

Коэффициент фильтрации в условиях установившегося дви­ жения определяют на основании закона Дарси по формуле

разца в см2; I — - J — напорный градиент (/і — разность уровней

В условиях неустановившегося движения потока чаще всего определяют коэффициент фильтрации связных грунтов, исполь­ зуя различные приборы: трубку Каменского, приборы ПВ-2 иФ-1М, компрессионно-фильтрационный конструкции Н. Н.Маслова.

Водопрочность — это способность грунтов сохранять механи­ ческую прочность и устойчивость при взаимодействии с водой. Взаимодействие пород с водой может быть статическим и дина­ мическим: воздействие спокойной воды вызывает явления на-

117