Файл: Скотников В.А. Основы теории проходимости гусеничных мелиоративных тракторов [учеб. пособие].pdf

стзия нагрузки) и в десятки раз меньше модуля общей деформа­ ции минеральных грунтов. Некоторые ориентировочные значе­ ния модуля Е0 для торфов приведены ниже:

В заключение следует отметить, что рассмотренные выше характеристики сжимаемости грунта (а и Е0) — характеристики линейно-деформируемой среды и применимы для торфяных грунтов при очень небольших интервалах изменения нагрузки.

§ 1.4. Водопроницаемость

Водопроницаемостью называется способность грунта про­ пускать воду, движущуюся под действием приложенных грави­

гидравлический градиент, равный отношению потери напора к длине фильтрации (рис. 1.14);

L

Физический смысл коэффициента фильтрации — скорость движения воды в грунте при гидравлическом градиенте, равном единице. Размерность коэффициента фильтрации совпадает с размерностью скорости, т. е. выражается в см/сек, см/год а т. й'.

2 Зак. 1042

Следует отметить, что при определении коэффициента филь­ трации предполагается, что поток воды проходит через все сече­ ния образца грунта

Это не соответствует действительности. Вода проходит через грунт отдельными иззилистыми струйками по поровому про­ странству и поэтому скорость движения воды, определяемая по формуле (1.38), соответствует некоторой средней скорости фильт­ рации.

Исследованиями установлено, что скорость движения воды

вгрунтовом массиве в первую очередь зависит от состояния его пористости — формы а строения пор, их размера, взаимного расположения.

При рассмотрении водопроницаемости грунта следует иметь

ввиду, что в общем случае не все поры доступны движущейся воде — часть из них занята неподвижными формами воды, неко­ торые представляют собой замкнутые (тупиковые) поры. В этой связи вводится понятие активной пористости, под которой подра­ зумевают ту часть порового пространства, в которой под дей­ ствием силы тяжести движется свободная вода.

Величина и состояние активной пористости зависят от ряда факторов, главнейшие из которых — степень дисперсности торфа (степень разложения), ботанический состав, давление.

Степень разложения торфа, как отмечалось выше, — это процентное содержание в нем мельчайших коллоидных и близ­ ких к ним по размеру частиц. Увеличение количества мелких частиц в торфе способствует уменьшению активной пористости, так как мелкие частицы, адсорбируя на своей поверхности воду, лишают ее подвижности. Кроме того, в результате диспергирова­ ния крупных растительных остатков происходит разрушение больших водопроводящих пор, а также- накопление битумных веществ, которые в силу своей гидрофобности препятствуют фильтрации.

Результаты исследований водопроницаемости верхового сое-' ново-пушицевого торфа различной степени разложения такие:

Как видно, коэффициент фильтрации торфов высокой степе­ ни разложения приближается к тлина-м,. в то время как торф н-изкой степени разложения — к мелкозернистым пескам.

34

Уменьшение водопроницаемости торфяных грунтов с ростом степени разложения наблюдалось рядом исследователей (А. В. Дубахом, А. Ф. Печкуровым и др.). Л. С. Евстафьев на основании проведенных опытов получил следующую зависимость коэффициента фильтрации от степени разложения торфа:

сти от степени разложения торфа предложены К- П. Лундиным: для верховых торфяников:

где е — основание натуральных логарифмов.

Выше отмечалось (§ 1.1), что более важной характеристи­ кой, чем степень разложения, глубже вскрывающей физическую структуру торфа, является дисперсность. Правильное представ­ ление о пористой структуре и характере передвижения влаги в дисперсных материалах дает кинетическая удельная поверх­ ность S0 , равная отношению поверхности водопроводящих пор к объему пористого тела. В отличие от полной удельной поверх­ ности So учитывает лишь поры, по которым передвигается влага.

Исследования показывают, что дисперсность торфа намного выше, чем минеральных грунтов. Следовательно, поверхностные явления (см. § 1.1) в торфе играют основную, если не решающую роль, что придает особое значение величине SQ как характери­ стике основных физико-механических свойств, в том числе и фильтрационных свойств.

Коэффициент фильтрации торфа связан с кинетической удельной поверхностью выражением

2*

Значения So и in для некоторых видов торфов приведены

втабл. 1.9 (по Н. В. Чураеву).'

Та б л . 1.9. Активная пористость и кинетическая удельная поверхность торфов

Важный фактор, влияющий на активную пористость, а сле­ довательно, на водопроницаемость — внешнее давление. С уве­ личением давления, как было показано выше, пористость умень­

10 мк, т. е. через сравнительно крупные поры. Приложение внешнего давления приводит к заметному изменению размеров водопроводящих пор. Крупные поры деформируются и обжи­ маются уже при малых внешних давлениях (рис. 1.16), что спо­ собствует резкому уменьшению водопроницаемости торфа.

Опыты показывают, что при уплотнении торфа внешними нагрузками наблюдается отклонение от основного закона фильт- рации закона Дарси. Так, по данным П. К. Черника, при

36

37