Процессы набухания и усадка.
Введение
Грунт – горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многофазную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.
Компонентами грунта могут быть горные породы, почвы, искусственные образования, лед, водные растворы, газы, органическое вещество (живое и неживое). Происхождение термина голландское или немецкое, пришедшее к нам в средние века. Грунт используется для сооружений в качестве: основания; среды (сооружения подземные); материала (насыпи, подушки, земляное полотно и др.).
Физические свойства характеризуют физическое состояние грунта или определяют его отношение к физическим процессам окружающей среды. К физическим свойствам грунтов относятся плотность, плотность скелета и плотность минеральной части; пористость и коэффициент пористости, а также водно-физические свойства: влажность, пластичность, липкость, набухание, усадка, консистенция. Все эти свойства позволяют определить устойчивость грунтов, а также пригодность для дорожного строительства и область применения.
Цель работы – всесторонне охарактеризовать процессы набухания и усадки грунтов.
1 Характеристика усадки грунта
Усадка – способность грунта уменьшать свой объем при дегидратации. Оценивается по величине относительной деформации усадки. Относительная деформация усадки
Усадка грунта – уменьшение объема грунта при удаление воды в результате высыхания и физико-химических процессов. При усадке, грунт становиться плотнее, а после высыхания твердым. Уплотнение глинистого грунта при усадке повышает его сопротивление к деформации, на наличие трещин, сопровождает усадку, повышает водопроницаемость и уменьшает устойчивость поверхностного слоя в откосах.
Максимальная степень усадки проявляется в глинах, она имеет 2 стадии:
Нормальная усадка- от исходной влажности до влажности условного предела усадки, когда объем грунта на воздухе остается постоянным.
Остаточная усадка- от влажности уставного предела усадки до нулевой влажности.
На стадии нормальной усадки происходит наибольшая часть усадки глин. Независимо от минералогического состава, уменьшение влажности ведет к уменьшению объема, увеличению плотности и прочности глин.
Явления набухания и усадки имеют такую физическую природу. Поступающая в набухающие грунты влага адсорбируется поверхностью глинистых частиц и образует на ней пленку (т.н. гидратную оболочку). При этом частицы раздвигаются. Следствием этого является увеличение объема грунта. При уменьшении влажности набухающих грунтов имеет место обратная картина– толщина гидратных оболочек уменьшается, в силу чего уменьшается объем грунта и возникает его усадка.
Свойства набухающих грунтов характеризуются такими параметрами:
–относительным набуханием грунта sw;
– абсолютным подъемом основания при набухании hsw ;
–относительной линейной усадкой грунта sh ;
– абсолютной осадкой вследствие высыхания основания Ssh .
Относительное набухание грунта определяют по формуле
где hn – высота образца природной влажности, находящегося под воздействием давления от собственного веса грунта zq и дополнительного давления zp (т.е. p zq zp ); hsat - то же, при полном водонасыщении образца. Высоты образцов hn и hsat определяют в ходе компрессионных испытаний грунта. Под абсолютным подъемом основания при набухании hsw понимают вертикальное перемещение грунтовой толщи при ее увлажнении. Относительную линейную усадку грунта определяют по формуле где hn – высота образца природной влажности, находящегося под воздействием давления от собственного веса грунта zq и дополнительного давления zp (т.е
Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы
. p zq zp ); dh – то же, при уменьшении влажности образца при его высыхании. Высоты образцов hn и dh определяют в ходе компрессионных испытаний грунта. Под абсолютной осадкой основания при его высыхании Ssh понимают вертикальное перемещение грунтовой толщи при ее высыхании. При строительстве на набухающих грунтах основной проблемой являются неравномерные абсолютные деформации набухания и усадки, в результате которых в несущих конструкциях зданий и сооружений возникают дополнительные усилия.
Свойство усадочности наиболее характерно для дисперсных грунтов с коагуляционными структурными связями - глин (набухающих), илов, торфов и др. Причинами уменьшения объема грунтов при их обезвоживании является уменьшение толщины водных пленок вокруг частиц, постепенное сближение частиц и преобразование при этом коагуляционных контактов в точечные (переходные).
При определении полной осадки основания ею осадка от внешней нагрузки и возможная усадка от уменьшения влажности грунта должны суммироваться. Усадку основания в результате высыхания набухшего грунта см, определяют по формуле
где Sshi - относительная линейная усадка грунта /-го слоя; И, - толщина /-го слоя грунта, см; ksh коэффициент, принимаемый равным 1.3; п - число слоев, на которое разбита зона усадки грунта . Допускается принимать определяемую без нагрузки, при этом kst, = 1,2.
На рис.1. представлено изменение объема образца грунта при усадке
Рис. 1. Изменение объема образца грунта при усадке
2 Характеристика набухания грунтов
Набуханием грунтов называется их способность увеличивать свой объем и развивать давление набухания в процессе гидратации или взаимодействия с химическими растворами. Свойство набухания-усадки в основном характерно для грунтов с коагуляционными и переходными типами контактов. К набухающим грунтам следует относить глинистые грунты, которые при замачивании водой или другой жидкостью увеличиваются в объеме и имеют относительную деформацию набухания без нагрузки еsw > 0,04.
Набухаемость наиболее ярко проявляется у представителей группы смектитов и в гидрослюдах. а также у некоторых видов шлаков (например, шлаков электроплавильных производств) и у обычных пылевато-глинистых грунтов (ненабухающих при водонасыщении). если они замачиваются химическими стоками или технологическими растворами различных производств (особенно растворами солей, кислот, щелочей). У всех набухающих грунтов после замачивания наблюдаются уменьшение плотности, переход из твердой и полутвердой консистенции в пластичную, снижение в несколько раз прочностных характеристик. При нарушении природного сложения набухающего грунта (например, при использовании его в качестве грунта обратной засыпки) величина свободного набухания может увеличиваться до 1,5-2 раз
Набухание свободное характеризуется следующими основными показателями:
• относительной деформацией (или степенью) набухания esw;
• влажностью свободного набухания (iyw);
• давлением набухания (psw).
Набухание грунтов зависит от многих факторов - минерального, гранулометрического и химического состава грунта, природной влажности и плотности сложения, состава и концентрации взаимодействующего с грунтом раствора, величины внешнего давления на грунт. Набухание обусловлено капиллярными, осмотическими и адсорбционными процессами поглощения влаги грунтом, среди которых основную роль играют осмотические процессы
50% реферата недоступно для прочтения
Закажи написание реферата по выбранной теме всего за пару кликов. Персональная работа в кратчайшее
время!
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
